C で継承階層のベクトルを扱うときにオブジェクトのスライスを回避するにはどうすればよいですか?

C のベクトルとポリモーフィズム : 解明されたオブジェクト スライシング

C で継承階層のベクトルを扱うとき、次のような微妙な複雑さに遭遇することがあります。意図した動作を妨げます。次の例を考えてみましょう。

<code class="cpp">class Instruction
{
public:
    virtual void execute() {  }
};

class Add: public Instruction
{
private:
    int a;
    int b;
    int c;
public:
    Add(int x, int y, int z) {a=x;b=y;c=z;}
    void execute() { a = b + c;  }
};</code>

次に、基本クラス ポインターのベクトルに Add オブジェクトを格納することを想像してください。

<code class="cpp">void some_method()
{
    vector<Instruction*> v;
    Instruction* i = new Add(1,2,3)
    v.push_back(i);
}</code>

その後、別のメソッドで、ベクトルの最後の要素で関数を実行します:

<code class="cpp">void some_other_method()
{
    Instruction ins = v.back();
    ins.execute();
}</code>

よくある誤解は、実行関数は Add オブジェクトで呼び出されたかのように動作するというものです。しかし、これは当てはまりません。

この問題は、ベクトルが値を格納する方法に起因します。つまり、ベクトルは参照ではなくオブジェクトのコピーを格納します。したがって、Add オブジェクトをベクターにプッシュするとコピーされ、その結果、命令タイプのオブジェクトが生成され、Add 固有のデータとメソッドが失われます。これはオブジェクトのスライスとして知られています。

オブジェクトのスライスを回避するには、コピーの代わりに参照を保持するようにベクトルを変更する必要があります。

<code class="cpp">vector<Instruction*> ins</code>

あるいは、std::reference_wrapper を使用することもできます。

<code class="cpp">vector< std::reference_wrapper<Instruction> > ins</code>

参照を使用することで、ベクター内でオブジェクトの元の型が保持され、期待どおりの多態性の動作が可能になります。

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