c++ - 如何创建类类型数组？

Question

我有一个类“Base”，还有几十个派生自 Base 的类。我想要一个通过索引为我创建正确类的方法。像这样:

class Base
{
};

class A : public Base
{
}

class B : public Base
{
}

class C : public Base
{
}

Type array = { A, B, C };

然后我可以做 new array[i];

如何使用 C++(0x) 实现这一点？通常我会使用抽象工厂模式。但是因为我有很多派生类，这真的会减慢程序的速度。

因为派生类只会被使用一次，所以我也教过使用这个:

Base *array = { new A, new B, new C };

但这会导致巨大的内存消耗，还不算不是每个类都会一直被使用。

有什么建议吗？

Answer 1

您不能使用类数组，但可以使用函数指针数组。

typedef std::unique_ptr<Base> (*Creator)();

template <typename T>
std::unique_ptr<Base> make() { return new T{}; }

Creator const array[] = { make<A>, make<B>, make<C> };

int main() {
    std::unique_ptr<Base> b = array[1]();

    b->foo();
}

对于那些担心创建这么多模板函数的成本的人，这里有一个例子:

#include <stdio.h>

struct Base { virtual void foo() const = 0; };

struct A: Base { void foo() const { printf("A"); } };
struct B: Base { void foo() const { printf("B"); } };
struct C: Base { void foo() const { printf("C"); } };


typedef Base* (*Creator)();

template <typename T>
static Base* make() { return new T{}; }

static Creator const array[] = { make<A>, make<B>, make<C> };

Base* select_array(int i) {
    return array[i]();
}

Base* select_switch(int i) {
    switch(i) {
    case 0: return make<A>();
    case 1: return make<B>();
    case 2: return make<C>();
    default: return 0;
    }
}

LLVM/Clang 生成以下输出:

define %struct.Base* @select_array(int)(i32 %i) uwtable {
  %1 = sext i32 %i to i64
  %2 = getelementptr inbounds [3 x %struct.Base* ()*]* @array, i64 0, i64 %1
  %3 = load %struct.Base* ()** %2, align 8, !tbaa !0
  %4 = tail call %struct.Base* %3()
  ret %struct.Base* %4
}

define noalias %struct.Base* @select_switch(int)(i32 %i) uwtable {
  switch i32 %i, label %13 [
    i32 0, label %1
    i32 1, label %5
    i32 2, label %9
  ]

; <label>:1                                       ; preds = %0
  %2 = tail call noalias i8* @operator new(unsigned long)(i64 8)
  %3 = bitcast i8* %2 to i32 (...)***
  store i32 (...)** bitcast (i8** getelementptr inbounds ([3 x i8*]* @vtable for A, i64 0, i64 2) to i32 (...)**), i32 (...)*** %3, align 8
  %4 = bitcast i8* %2 to %struct.Base*
  br label %13

; <label>:5                                       ; preds = %0
  %6 = tail call noalias i8* @operator new(unsigned long)(i64 8)
  %7 = bitcast i8* %6 to i32 (...)***
  store i32 (...)** bitcast (i8** getelementptr inbounds ([3 x i8*]* @vtable for B, i64 0, i64 2) to i32 (...)**), i32 (...)*** %7, align 8
  %8 = bitcast i8* %6 to %struct.Base*
  br label %13

; <label>:9                                       ; preds = %0
  %10 = tail call noalias i8* @operator new(unsigned long)(i64 8)
  %11 = bitcast i8* %10 to i32 (...)***
  store i32 (...)** bitcast (i8** getelementptr inbounds ([3 x i8*]* @vtable for C, i64 0, i64 2) to i32 (...)**), i32 (...)*** %11, align 8
  %12 = bitcast i8* %10 to %struct.Base*
  br label %13

; <label>:13                                      ; preds = %9, %5, %1, %0
  %.0 = phi %struct.Base* [ %12, %9 ], [ %8, %5 ], [ %4, %1 ], [ null, %0 ]
  ret %struct.Base* %.0
}

不幸的是，它不够智能，无法使用常规数组代码自动内联函数(LLVM 优化器的已知问题，我不知道 gcc 是否做得更好)...但是使用 switch确实可以。