如何在工厂设计中支持多个构造签名？

Question

我正在使用以下（简化的）工厂设计来创建某些继承层次结构的对象，应该没有什么特别的：

// class to create
class Class
{
public:
  Class(Type type, Foo foo);
};

// Simple creator class.
// Used in practice to do some runtime checks about whether or not construction is allowed.
class Creator
{
public:
  Class* create( Type type, Foo foo ) const
  {
    return new Class( type, foo );
  }
};

class Factory
{
public:
  Factory
  {
    // fill object creator map on construction
    _map[ "name" ] = new Creator<Class>;
  }

  Class* create( const std::string& name, Type type, Foo foo )
  {
    // fowards to map entry
    return _map[name]->create( type, foo );
  }

private:
 std::map<std::string, Creator*> _map;
}

// client code
int main()
{
  Factory f;
  factory.create(name, type, foo);
}

现在我运行遇到了问题，一旦我想创建具有不同构造函数签名的子class es，因为工厂在整个继承层次结构上强加了一个固定的签名。 IE。对于以下 class 我无法通过工厂构造指定新的第三个参数，而无需再次将此扩展签名强加在我的层次结构的所有其他 class 上。

class ExtClass : public Class
{
public:
  Class(Type type, Foo foo, NewMember nm)
    : Class(type, foo),
      _nm(nm)

private:
  NewMember _nm;
};

有没有办法在不进行主要更改的情况下使它适用于我当前的设计？我正在考虑使用模板或绑定对象来使不同的参数调用成为可能。或者在这种情况下，您会建议采用与工厂设计不同的解决方案吗？

Answer 1

对不同的命名约定表示歉意，但这是我目前使用的 C++14 解决方案。两个主要缺点是

当调用 CreateObject 时，作为传递值的类型参数必须与注册的类型相同。你不能通过 a float 并调用在 double 中注册的构造函数签名。
由于 boost::bind 中的实施细节，参数必须是 const &.

因为我想使用 boost::factory 的设计限制是 class 的对象必须包含在 boost::function 中（以消除函数签名的歧义）。

它确实有效，但肯定可以通过更多的元编程智慧加以改进：

#include <boost/functional/factory.hpp>
#include <boost/function.hpp>
#include <boost/bind.hpp>

#include <cassert>
#include <map>
#include <tuple>
#include <type_traits>
#include <utility>


template <class AbstractProduct, typename IdentifierType, typename... ProductCreators>
class Factory
{
    using AssociativeContainers = std::tuple<std::map<IdentifierType, boost::function<ProductCreators>>...>;
public:
    template <typename Product, typename... Arguments>
    bool Register(const IdentifierType& id, boost::function<Product(Arguments...)> creator) {
        auto &foo = std::get<std::map<IdentifierType, boost::function<AbstractProduct(const Arguments&...)>>>(associations_);
        return foo.emplace(id, creator).second;
    }

    // This function left as an exercise to the reader...
    bool Unregister(const IdentifierType& id) {
        return associations_.erase(id) == 1;
    }

    template <typename... Arguments>
    AbstractProduct CreateObject(const IdentifierType& id, Arguments&& ... args) const {
        auto const &foo = std::get<std::map<IdentifierType, boost::function<AbstractProduct(const Arguments&...)>>>(associations_);
        auto const i = foo.find(id);
        if (i != foo.end()) {
            return (i->second)(std::forward<Arguments...>(args)...);
        }
        throw std::runtime_error("Creator not found.");
    }

private:
    AssociativeContainers associations_;
};


struct Arity {
    virtual ~Arity() = default;
};

struct Nullary : Arity {};

struct Unary : Arity {
    Unary() {}
    Unary(double x) : x(x) {}

    double x;
};


int main(void)
{
    Factory<Arity*, int, Arity*(), Arity*(const double&)> factory;
    factory.Register(0, boost::function<Arity*()>{boost::factory<Nullary*>()} );
    factory.Register(1, boost::function<Arity*(const double&)>{boost::bind(boost::factory<Unary*>(), _1)});
    auto x = factory.CreateObject(1, 2.0);
    assert(typeid(*x) == typeid(Unary));
    x = factory.CreateObject(0);
    assert(typeid(*x) == typeid(Nullary));
}

Answer 2

这个答案与我的第一个解决方案完全不同，它包括您可能认为 "principal changes" 我已将其作为单独答案的内容：

在我看来，它优于我之前的解决方案，但这取决于您的具体要求。这里的特点是：

创建者 ID 是唯一的。
CreateObject支持参数隐式转换

存在构造函数必须采用 const& 参数的相同限制。这可能无关紧要，但此解决方案只需要 C++11。当然，使用新的 C++17 元组功能会简单一些。

#include <boost/functional/factory.hpp>
#include <boost/function.hpp>
#include <boost/variant.hpp>

#include <map>
#include <stdexcept>
#include <tuple>
#include <type_traits>
#include <utility>
// Just for debugging.
#include <iostream>
#include <typeinfo>
#include <cxxabi.h>

// Tuple manipulation.

template <typename Signature>
struct signature_impl;

template <typename ReturnType, typename... Args>
struct signature_impl<ReturnType(Args...)>
{
    using return_type = ReturnType;
    using param_types = std::tuple<Args...>;
};

template <typename T>
using signature_t = signature_impl<T>;


template <std::size_t... Ints>
struct indices {};

template <std::size_t N, std::size_t... Ints>
struct build_indices : build_indices<N-1, N-1, Ints...> {};

template <std::size_t... Ints>
struct build_indices<0, Ints...> : indices<Ints...> {};

template <typename Tuple>
using make_tuple_indices = build_indices<std::tuple_size<typename std::remove_reference<Tuple>::type>::value>;

// The multiple-signature factory.
template <class AbstractProduct, typename IdentifierType, typename... ProductCreators>
class multifactory
{
    using functions = boost::variant<boost::function<ProductCreators>...>;

    std::map<IdentifierType, functions> associations_;

    template <typename Signature>
    struct dispatch_foo
    {
        template <typename CreateArgs, std::size_t... Indices>
        typename std::enable_if<std::is_convertible<CreateArgs, typename signature_t<Signature>::param_types>::value, AbstractProduct>::type
        static apply(boost::function<Signature> const &f, CreateArgs && t, indices<Indices...>)
        {
            return f(std::get<Indices>(std::forward<CreateArgs>(t))...);
        }

        template <typename CreateArgs, std::size_t... Indices>
        typename std::enable_if<!std::is_convertible<CreateArgs, typename signature_t<Signature>::param_types>::value, AbstractProduct>::type
        static apply(boost::function<Signature> const &, CreateArgs &&, indices<Indices...>)
        {
            return nullptr;
        }
    };

    template <typename... CreateArguments>
    struct dispatcher : boost::static_visitor<AbstractProduct>
    {
        std::tuple<CreateArguments...> args;

        dispatcher(CreateArguments const&... args) : args{std::forward_as_tuple(args...)} {}

        template <typename Signature>
        AbstractProduct operator()(boost::function<Signature> const &f) const
        {
            int status;
            std::cout << "visitor: " << abi::__cxa_demangle(typeid(Signature).name(), nullptr, 0, &status) << "\n";
            return dispatch_foo<Signature>::apply(f, args, make_tuple_indices<std::tuple<CreateArguments...>>{});
        }
    };

public:
    template <typename ProductCreator>
    bool Register(IdentifierType id, ProductCreator &&creator) {
        return associations_.emplace(id, std::forward<ProductCreator>(creator)).second;
    }

    bool Unregister(const IdentifierType& id) {
        return associations_.erase(id) == 1;
    }

    template <typename... Arguments>
    AbstractProduct CreateObject(const IdentifierType& id, Arguments const& ... args) {
        auto i = associations_.find(id);
        if (i != associations_.end()) {
            dispatcher<Arguments...> impl(args...);
            return boost::apply_visitor(impl, i->second);
        }
        throw std::runtime_error("Creator not found.");
    }
};


struct Arity {
    virtual ~Arity() = default;
};

struct Nullary : Arity {};

struct Unary : Arity {
    Unary() {} // Also has nullary ctor.
    Unary(int) {}
};


int main(void)
{
    multifactory<Arity*, int, Arity*(), Arity*(const int&)> factory;
    factory.Register(0, boost::function<Arity*()>( boost::factory<Nullary*>() ));
    factory.Register(1, boost::function<Arity*(const int&)>(boost::factory<Unary*>()) );
    auto a = factory.CreateObject(0);
    assert(a);
    assert(typeid(*a) == typeid(Nullary));
    auto b = factory.CreateObject(1, 2);
    assert(b);
    assert(typeid(*b) == typeid(Unary));
}

如何在工厂设计中支持多个构造签名？

How to support multiple construction signatures in a factory design?

c++

factory

construction