C++ 多態とstlのコンテナについて

Question

以下のように、継承関係を作ります。
---------------------------------------
#include <iostream>
#include <list>
#include <vector>

using namespace std;

struct Base {
virtual ~Base() = 0;
};
Base::~Base() {}

struct Sub1 : Base {
int v;
Sub1(int i) { v = i; }
};

struct Sub2 : Base {
double v;
Sub2(double d) { v = d; }
};
---------------------------------------
この場合、
Sub1, Sub2 のインスタンスをなにかコンテナに入れたい場合は、一般的には以下のように書けばいいのでしょうか？

----------------------
list<Base*> l;
vector<Base*> v;
Sub1 s1(3);
Sub2 s2(4.4);

l.push_back(&s1);
l.push_back(&s2);

v.push_back(&s1);
v.push_back(&s2);
----------------------

list<Base>, vector<Base>も試しましたが
list<Base> は宣言したところで
vector<Base> は push_back() したところで
コンパイルエラーになりました。
これは、こういうものなのでしょうか？
むしろ、struct(もしくはclass)の書き方を変えたりすれば、問題なくなったりするのでしょうか？

全体としては、C++は参照などあって、どいう場合にポインタ使うべきなのかそういう部分に混乱しているような気もします。

いろいろ質問してしまって、申し分けないですがなにか
ひとつでも答えられるものがあれば回答してもらえると
ありがたいです。

MrBan · Accepted Answer

> これは、こういうものなのでしょうか？そういうものです。vectorで格納しようとすると、Baseのインスタンスを作ろうとするのでコンパイルに失敗します。書き方をかえるという意味ではBaseを純粋仮想でなくすればコンパイルは通りますが、 (Baseを実体化するので)Sub1やSub22のポリモフィックな動作はせず、「スライシング」と呼ばれる問題を引き起こします。(コンパイルが通るだけで通常は解決策ではありません) また、一般にポインタを格納する場合、new等をすることになりdeleteの問題が出ますが、「STLコンテナにはstd::auto_ptrは使えない」仕様です。例外はあるものの、多くの場合boost::shared_ptrのような「スマートポインタ」を使うとすっきりします。 std::list > l; std::vector > v; 参考URL：http://www.boost.org

MrBan · Answer

list l; vector v; このあたりを「定義」すると、少なくともVC7.1ではエラーになりますが(多分VC8等も一緒？)、確かに「宣言」だけでの警告は難しいでしょう。 # 宣言だけならエラーとは言えないはず。

Tacosan · Answer

X のサブクラスとして Y を宣言した場合, クラスY のオブジェクトを「X* あるいは X&」で使えば Y のメンバ関数が呼び出されますが, 「X」で使うと X のメンバ関数しか呼び出せません. 「クラスのオブジェクトそのもの」として使うのか, それとも「ポインタや参照」で使うかということで明確に区別する必要があります.

で, vector<Base> の時点でエラーにすべきだとは思うんだけど.... 実装上, 難しいんじゃないかなぁ? 少なくとも, 「宣言した時点」でエラーにするのは困難だと思う. list<Base> は多分内部的に Base を作ろうとしてエラーになるけど, vector<Base> は「Base を直接作る」とは限らない (この辺, デフォルトコンストラクタが要求されていないことと関連します) ですから. バルクでメモリをもらってきて「必要に応じてコピーコンストラクタを呼び出す」という実装かもしれないですし, このような実装でも規格上問題ありませんから.

MrBan · Answer

# 休出とかするものじゃない…今日はメタメタです。申し訳ない。 > vectorを作る時点/格納の時点ということで言えば、作る時点でエラーになります。これは、Baseが純粋仮想関数を持っていると、push_backなどしなくても list l; vector v; だけでエラーになります(なるべきです) > コピーコンストラクタではないかと思ったのですが、これも違いますか? ごめんなさい。こっちはコピーコンストラクタの間違いでした…orz

jacta · Answer

この手の問題をクリアするには、既に回答が出ているように、boost::shared_ptrあるいはstd::tr1::shared_ptr（可能であれば後者の方が望ましいかも）を使うのが正攻法だと思います。shared_ptrを使えば、仮想デストラクタがなくても、うまく解体できるようになりますし、いろいろメリットがあります。

サイズ効率がどうしても気になるのであれば、boost::ptr_vectorという選択肢もあるにはあります。使い勝手がいまいちなので、どちらかといえば、それほどお勧めはしませんが...。

Tacosan · Answer

vector とか list とかのコンテナクラスに入れるためには, コピーコンストラクタが必要です. デフォルトコンストラクタはなくても動作することはすると思うけど....
もっとも, 仮想関数があるのでポインタを使わないと予定した動作はしないと思いますが.

MrBan · Answer

> なるほど、vectorを作ろうとしたときでなく、 > 格納しようとした時点でインスタンスを作るのですか。すみません。言葉が悪かったです。 vectorを作る時点/格納の時点ということで言えば、作る時点でエラーになります。 # (内部的な動作に必要なので)デフォルトコンストラクタで生成できないオブジェクトは格納できません。 > あい変らずauto_ptrの存在意義は分からないのですが動的生成したオブジェクトを関数の戻り値で返して、かつ解放を強制したい、とか。ポリモフィックに動作させるために動的にnewしたいけど、スコープを抜けたら自動で解放したいとか。例外がおきても安全にオブジェクトが解放されるようにしたいとか。まぁ、スタック上のオブジェクトでカバーできない動的なオブジェクトを、お手軽にスタック上にあるかのような使い方をするためのものだと思いますが。 # C++の場合、他言語のようにオブジェクトがデフォルトで参照というわけではないので、 # 「参照にした」際に発生する手間の軽減策(のひとつ)がauto_ptrかなという気はします。

C++ 多態とstlのコンテナについて

> これは、こういうものなのでしょうか？

list<Base> l;

# 休出とかするものじゃない…今日はメタメタです。

この手の問題をクリアするには、既に回答が出ているように、boost::shared_ptrあるいはstd::tr1::shared_ptr（可能であれば後者の方が望ましいかも）を使うのが正攻法だと思います。

vector とか list とかのコンテナクラスに入れるためには, コピーコンストラクタが必要です. デフォルトコンストラクタはなくても動作することはすると思うけど....

> なるほど、vector<Base>を作ろうとしたときでなく、

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