C++11实现一个自动注册的工厂 | 知行一

C++11实现一个自动注册的工厂

实现动机
工厂方法是最简单地创建派生类对象的方法,也是很常用的,工厂方法内部使用switch-case根据不同的key去创建不同的派生类对象,下面是一个伪代码。

随着时间的流逝,消息种类越来越多,这个switch-case会越来越长,我在一个开源项目中看到过一百多个case语句,显然这种简单工厂已经不堪负荷,这样的代码对于维护者来说也是一个噩梦。要消除这些长长的switch-case语句是一个需要解决的问题,而自动注册的对象工厂则是一个比较优雅的解决方案。

自动注册的对象工厂遵循了开放-封闭原则,新增对象时无需修改原有代码,仅仅需要扩展即可,彻底地消除了switch-case语句。

实现方法

自动注册的对象工厂的实现思路如下:

1.提供一个单例工厂对象。
2.工厂注册对象(保存创建对象的key和构造器)。
3.利用辅助类,在辅助类对象的构造过程中实现目标对象地注册。
4.利用一个宏来生成辅助对象。
5.在派生类文件中调用这个宏实现自动注册。
其中,需要注意的是,对象工厂并不直接保存对象,而是对象的构造器,因为对象工厂不是对象池,是对象的生产者,允许不断地创建实例,另外,这样做还实现了延迟创建。另外一个要注意的地方是借助宏来实现自动注册,本质上是通过宏来定义了很多全局的静态变量,而这些静态变量仅仅是为了实现自动注册,并没有实际的意义。

下面来看看如何用C++11来实现这个自动注册的对象工厂。

一个单例的对象工厂代码

在C++11中单例的实现非常简单,返回一个一个静态局部变量的引用即可,而且这个方法还是线程安全的,因为C++11中静态局部变量的初始化是线程安全的。工厂内部有一个map,map的值类型为一个function,是对象的构造器。

对象工厂的辅助类的代码

对象工厂的辅助类register_t是工厂类的一个内部模版类,非常简单,只有一个构造函数,这个构造函数中调用了factory的私有变量map_,并往map_中插入了key和泛型对象的构造器。这里用到了C++11的一个新特性:内部类可以通过外部类的实例访问外部类的私有成员,所以register_t可以直接访问factory的私有变量map_。

自动注册的代码

在派生类中调用宏注册自己:

自动注册的关键是通过一个宏来生成静态全局的register_t的实例,因为register_t的实例是用来向工厂注册目标对象的构造器。所以仅仅需要在派生类中调用这个宏就可以实现自动至注册了,而无需修改原有代码。

我们还可以添加智能指针接口,无需让用户管理原始指针,甚至让工厂能创建带任意参数的对象。

Factory最终的实现

示例

总结

使用C++11,仅仅需要几十行代码就可以实现一个自动注册的对象工厂,消除了长长的swithc-case语句,还遵循了开闭原则,简洁而优雅。

完整的代码:https://github.com/qicosmos/cosmos/tree/master/self-register-factory

如果都是hpp的消息是没问题的,如果是h和cpp分开的那种,多个cpp包含含静态变量的头文件会引起的链接问题,这就把静态变量干掉,可以参考这个实现:

https://github.com/qicosmos/cosmos/blob/master/self-register-factory/MessageFatory1.hpp

《C++11实现一个自动注册的工厂》有5个想法

发表评论