c++ - 通过类名实例化类

Question

我有多个类共享一个公共(public)基类，如下所示:

class Base {};

class DerivedA : public Base {};
class DerivedB : public Base {};
class DerivedC : public Base {};

现在，我需要知道在运行时(基于输入)要实例化这些派生类中的哪些。例如，如果输入是 "DerivedA" ，我需要创建一个 DerivedA目的。输入不一定是字符串，也可以是整数 - 重点是存在某种键，我需要一个值来匹配该键。

但问题是，如何实例化该类？ C++ 没有像 C# 或 Java 那样的内置反射。我发现一个通常建议的解决方案是使用这样的工厂方法:

Base* create(const std::string& name) {
    if(name == "DerivedA") return new DerivedA();
    if(name == "DerivedB") return new DerivedB();
    if(name == "DerivedC") return new DerivedC();
}

如果只有几个类，这就足够了，但如果有数十或数百个派生类，这将变得很麻烦并且可能很慢。我可以很容易地自动化 map 创建过程来生成 std::map<std::string, ***> ，但我不知道要存储什么值。 AFAIK，不允许指向构造函数的指针。同样，如果我使用此映射创建一个工厂，我仍然需要为每种类型编写一个工厂方法，这使得它比上面的示例更加麻烦。

什么是处理这个问题的有效方法，尤其是当有很多派生类时？

Answer 1

您始终可以存储 std::function<Base*()>，因为您总是从 Base 函数返回指向 create 的指针:

class Base {};

class DerivedA : public Base {};
class DerivedB : public Base {};
class DerivedC : public Base {};

Base* create(const std::string& type)
{
    static std::map<std::string, std::function<Base*()>> type_creator_map =
    {
        {"DerivedA", [](){return new DerivedA();}},
        {"DerivedB", [](){return new DerivedB();}},
        {"DerivedC", [](){return new DerivedC();}}
    };

    auto it = type_creator_map.find(type);
    if(it != type_creator_map.end())
    {
        return it->second();
    }

    return nullptr;
}

正如 Angew 所建议的，您应该返回 std::unique_ptr 而不是原始指针。如果 create 函数的用户想要一个原始指针或 std::shared_ptr，他/她可以“捕获”原始指针并使用它。

更新:

Next 方法提供了一种方便的半自动方式来注册新类型，而无需更改旧代码。

我不建议使用它，因为它依赖于链接器(创建全局变量的时刻可能会延迟)，它们编译代码(可执行文件、静态库、动态库)的方式，它在 main() 开始之前分配内存它创建了奇怪的命名全局变量。

只有当您真正知道自己在做什么并且知道您在什么平台上使用代码时才使用它!

class Base {};

std::map<std::string, std::function<Base*()>>& get_type_creator_map()
{
    static std::map<std::string, std::function<Base*()>> type_creator_map;
    return type_creator_map;
}

template<typename T>
struct RegisterTypeHelper
{
    RegisterTypeHelper(const std::string& id)
    {
        get_type_creator_map()[id] = [](){return new T();};
    }
};

Base* create(const std::string& type)
{
    auto& type_creator_map = get_type_creator_map();
    auto it = type_creator_map.find(type);
    if(it != type_creator_map.end())
    {
        return it->second();
    }

    return nullptr;
}

#define RegisterType(Type) static RegisterTypeHelper<Type> register_type_global_##Type(#Type)

class DerivedA : public Base {};
RegisterType(DerivedA);

class DerivedB : public Base {};
RegisterType(DerivedB);

class DerivedC : public Base {};
RegisterType(DerivedC);