C++：可以调用任何构造函数的通用工厂？

Question

我正在尝试编写一个工厂 class，它将具有如下所示的标准接口：

Register<MyBase, MyDerived> g_regDerived("myderived");  // register to factory

正在通话：

auto* d = Factory<MyBase>::instance().create("myderived", 1, 2, 3);

将调用构造函数 MyDerived(1,2,3) 和 return 指向已创建对象的指针

这听起来像是 C++11 应该可以做到的事情，但我不知道该怎么做。
从标准类型擦除工厂开始：

template<typename BaseT>
class Factory {
public:
    static Factory* instance() {
        static Factory inst;
        return &inst;
    }
    template<typename T>
    void reg(const string& name) {
        m_stock[name].reset(new Creator<T>);
    }
    BaseT* create(const string& name) {
        return m_stock[name]->create();
    }
private:
    struct ICreator {
        virtual BaseT* create() = 0;
    };
    template<typename T>
    struct Creator : public ICreator {
        virtual BaseT* create() {
            return new T;
        }
    };
    std::map<string, std::unique_ptr<ICreator>> m_stock;
};

template<typename BaseT, typename T>
class Register {
public:
    Register(const QString& name) {
        Factory<BaseT>::instance()->reg<T>(name);
    }
};

这里的问题是，一旦你擦除创建对象的类型，你就不能再传递任意模板转发参数，因为你需要通过虚函数传递它们。

这个问题的答案：
How to pass a function pointer that points to constructor?
谈论类似的事情，但答案是通过一个特定于每个派生 class 的函数。我想直接使用 class 构造函数而不必编写 create() 函数。

Answer 1

我不知道您为什么不喜欢编写 create() 函数。所以这是我实现的一个。

#include <iostream>
#include <utility>

using namespace std;

class C
{
public:
    virtual char const* whoAmI() const = 0;
};

class A : public C
{
public:
    A(int a1)
    {
        cout << "A(" << a1 << ")" << endl;
    }
    
    A(float a1)
    {
        cout << "A(" << a1 << ")" << endl;
    }
    
    virtual char const* whoAmI() const override
    {
        return "A";
    }
};

class B : public C
{
public:
    B(int a1)
    {
        cout << "B(" << a1 << ")" << endl;
    }
    
    B(float a1)
    {
        cout << "B(" << a1 << ")" << endl;
    }

    virtual char const* whoAmI() const override
    {
        return "B";
    }

};

template<typename BASET>
class Factory
{
public:
    // could use a is_base type trait test here
    template <typename T, typename...ARGs>
    static BASET* create(ARGs&&...args)
    {
        return new T(forward<ARGs>(args)...);
    }

};
int main()
{
   Factory<C> factory;
   C* a = factory.create<A>(1);
   C* b = factory.create<B>(1.0f);
   cout << a->whoAmI() << endl;
   cout << b->whoAmI() << endl;
   return 0;
}

注意：我并没有做你做的所有事情，我只是实现了创建功能。我将最终实施留给您。

这使用完美转发使 varidict 模板能够将任意数量的参数传递给构造函数。然后，您的注册函数可以为特定参数集存储特定模板实例的函数指针。

编辑

我忘记使用适当的forward<ARGs>(args)...调用来实现完美转发。现已添加。

至于你认为这没有用，这里是你的工厂的完整实现，使用完美转发和可变参数模板，允许特定工厂实例的特定类型的特定数量的参数：

#include <string>
#include <map>
#include <memory>
#include <utility>
#include <iostream>

using namespace std;

    template<typename BaseT, typename...ARGs>
    class Factory {
    public:
        static Factory* instance() {
            static Factory inst;
            return &inst;
        }
        template<typename T>
        void reg(const string& name) {
            m_stock[name].reset(new Creator<T>);
        }
        BaseT* create(const string& name, ARGs&&...args) {
            return m_stock[name]->create(forward<ARGs>(args)...);
        }
    private:
        struct ICreator
        {
            virtual BaseT* create(ARGs&&...) = 0;
            
        };
        template<typename T>
        struct Creator : public ICreator {
            virtual BaseT* create(ARGs&&...args) override
            {
                return new T(forward<ARGs>(args)...);
            }
        };
        std::map<string, std::unique_ptr<ICreator>> m_stock;
    };
    
    template<typename BaseT, typename T, typename...ARGs>
    class Register {
    public:
        Register(const string& name) {
            auto instance = Factory<BaseT, ARGs...>::instance();
            instance->template reg<T>(name);
        }
    };

struct C
{
    virtual char const * whoAmI() const = 0;
};

struct A : public C
{
    A(int a1, int a2)
    {
        cout << "Creating A(" << a1 << ", " << a2 << ")" << endl;
    }
    
    virtual char const * whoAmI() const override
    {
        return "A";
    }
};

struct B : public C
{
    B(int b1, int b2)
    {
        cout << "Creating B(" << b1 << ", " << b2 << ")" << endl;
    }
    B(int b1, int b2, int b3)
    {
        cout << "Creating B(" << b1 << ", " << b2  << ", " << b3 << ")" << endl;
    }
    virtual char const * whoAmI() const override
    {
        return "B";
    }
};

typedef int I;
Register<C, A, I, I> a("a");
Register<C, B, I, I> b("b");
Register<C, B, I, I, I> b3("b");
int main()
{
    C* a = Factory<C, I, I>::instance()->create("a", 1, 2);
    C* b = Factory<C, I, I>::instance()->create("b", 3, 4);
    C* b3 = Factory<C, I, I, I>::instance()->create("b", 5, 6, 7);
    cout << "I am a " << a->whoAmI() << endl;
    cout << "I am a " << b->whoAmI() << endl;
    cout << "I am a " << b3->whoAmI() << endl;
    return 0;
}

这是你想要的吗？如果您不想处理函数参数，请使用辅助模板函数为您推断它们，如下所示：

template <typename BaseT, typename...ARGs>
BaseT* create(const string& name, ARGs&&...args)
{
    return Factory<C, ARGs...>::instance()->create(name, forward<ARGs>(args)...);
}

int main()
{
    C* a = create<C>("a", 1, 2);
    C* b = create<C>("b", 3, 4);
    C* b3 = create<C>("b", 3, 4, 5);
    cout << "I am a " << a->whoAmI() << endl;
    cout << "I am a " << b->whoAmI() << endl;
    cout << "I am a " << b3->whoAmI() << endl;
    return 0;
}

它的额外好处是允许通过明显的单个函数 API 提供多个构造函数签名（它看起来只是一个，但实际上是 N 其中 N 是您允许的不同签名的数量）。这都可以通过这个online demo.

查看

您仍然需要使用我之前描述的相同注册，可以通过宏缩短。

如果这仍然不是您想要的，请在您的问题中添加更多细节。

C++：可以调用任何构造函数的通用工厂？

C++: Generic factory that can call any constructor?

templates

factory

type-erasure

c++11

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