c++ - 在运行时选择类成员的类型

Question

我正在尝试构建一个包含其他类作为成员的模块化类，用户可以在其中指定这些类在运行时的类型。我试图用模板来实现它，但意识到这可能不是正确的方法。这是一个最小的工作示例:

#include <iostream>

// One of the modules. Code will consist of multiple of these modules.
template <class T, class U>
class Module1 {
public:
    T subModule1;
    U subModule2;
};

class Add {
public:
    double Apply(double a) {
        return a + x;
    }

private:
    double x = 2.5;
};

class Multiply {
public:
    double Apply(double a) {
        return a * pi;
    }

private:
    double pi = 3.14;
};

class Divide {
public:
    double Apply(double a) {
        return a / pi;
    }

private:
    double pi = 3.14;
};

int main(int argc, char* argv[])
{
    // User input to determine the used submodules
    // Here the user decides to use the Add and Multiply submodules.
    Module1<Add, Multiply> module1;

    std::cout << module1.subModule1.Apply(3) + module1.subModule2.Apply(2) << std::endl;
}

但是我该如何决定应该使用哪个子模块呢？例如，如果用户想要使用 Divide 和 Add，我必须将 Module1 创建为

Module1<Divide, Add> module1;

会有很多不同的子模块，所以用 if 分支代码也是不可能的。我开始怀疑模板是否可行。你知道更好的方法来完成这个吗？请注意，实现也应该非常高效。

Answer 1

模板用于编译时多态性，而您需要运行时多态性。

如果你有一组可能的子模块，你可以使用 std::variant .它基本上是一个类型安全的 union:

using SubmoduleVariant = std::variant<Add, Subtract, Multiply, Divide>;

class Module1 {
public:
    SubmoduleVariant subModule1;
    SubmoduleVariant subModule2;
};

// ...

Module1 m;

     if(userInput == 0) { m.subModule1 = Add{}; }
else if(userInput == 1) { m.subModule1 = Subtract{}; }
else if(userInput == 2) { m.subModule1 = Multiply{}; }
else if(userInput == 3) { m.subModule1 = Divide{}; }

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如果您事先不知道可能的类型集，但它们都符合相同的接口(interface)，您可以使用虚函数和一个基类。

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如果你事先不知道可能类型的集合，而且它们不符契约(Contract)一个接口(interface)，你可以使用std::any ，它基本上是对“任何类型的对象”的包装。