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最近项目需求中需要一个关键功能——根据字符串创建了类对象。由于C++没有类似Java、C#这类动态语言中的反射机制，所以在C++程序中一般用if...else...或者switch来将字符串或者枚举值与类对象的创建方法来进行对应的映射。这里如果我们实现一个简单的反射机制，可以根据字符串创建了类对象就可以简化这个过程，而且无论对修改还是扩展都会更加方便。
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理想的使用方式就是我们需要这个功能的类统一继承于一个Object基类，创建的时候通过统一的Object工厂类调用类名字符串做参数的Create方法，像这样，最后创建出来一个Panel类：
auto panel = (Object*)ObjectFactory::GetInstance()->CreateObject("Panel");
- 首先，我们需要一个单例类模板，方便后面创建单例工厂，模板如下：
// 单例类模板
template<class T>
class Singleton
{
public:
using object_type = T;
struct object_creator
{
object_creator() { Singleton<T>::GetInstance(); }
};
static object_creator creator_object;
public:
static object_type* GetInstance()
{
static object_type _instance;
return &_instance;
}
};
template<typename T> typename Singleton<T>::object_creator Singleton<T>::creator_object;
- 然后，我们就可以定义Object构造函数指针以及Object工厂类。工厂类中我们通过unordered_map来保存类名字符串到类对象构造函数指针的映射。工厂类中定义Register（保存类名字符串到类对象构造函数指针的映射）和Create方法提供给外部注册以及类创建。
// 定义Object构造函数指针
using CreateObjectFunc = function<void*()>;
struct CreateObjectFuncClass {
explicit CreateObjectFuncClass(CreateObjectFunc func) : create_func(func) {}
CreateObjectFunc create_func;
};
// Object工厂类
class ObjectFactory : public Singleton<ObjectFactory> {
public:
//返回void *减少了代码的耦合
void* CreateObject(const string& class_name) {
CreateObjectFunc createobj = nullptr;
if (create_funcs_.find(class_name) != create_funcs_.end())
createobj = create_funcs_.find(class_name)->second->create_func;
if (createobj == nullptr)
return nullptr;
// 调用函数指针指向的函数 调用REGISTER_CLASS中宏的绑定函数，也就是运行new className代码
return createobj();
}
void RegisterObject(const string& class_name, CreateObjectFunc func) {
auto it = create_funcs_.find(class_name);
if (it != create_funcs_.end())
create_funcs_[class_name]->create_func = func;
else
create_funcs_.emplace(class_name, new CreateObjectFuncClass(func));
}
~ObjectFactory() {
for (auto it : create_funcs_)
{
if (it.second != nullptr)
{
delete it.second;
it.second = nullptr;
}
}
create_funcs_.clear();
}
private:
//缓存类名和生成类实例函数指针的map
unordered_map<string, CreateObjectFuncClass* > create_funcs_;
};
- 之后我们定义一个宏方便Object的注册。
#define REGISTERPANELCLASS(className) \
class className##PanelHelper { \
public: \
className##PanelHelper() \
{ \
ObjectFactory::GetInstance()->RegisterObject(#className, []() \
{ \
auto* obj = new className(); \
obj->SetClassName(#className); \
return obj; \
}); \
} \
}; \
className##PanelHelper g_##className##_panelhelper;// 初始化一个helper的全局变量，执行构造函数中的RegisterObject执行。
- 下面我们来定义所有类的基类，这个基类其实是个“鸡肋”，可有可无。但有它我们可以提供统一的Get、SetClassName的方法，也方便扩展。
- 最后，定义我们需要通过字符串创建的Panel类，该类继承于Object。
// 所有类的基类
class Object
{
public:
Object() {}
virtual ~Object() {}
void SetClassName(const string& name) { class_name_ = name; }
string GetClassName() const { return class_name_; }
protected:
string class_name_;
};
class Panel : public Object
{
public:
Panel() {}
~Panel() {}
};
- 下面是完整代码：
#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <functional>
using namespace std;
// 单例类模板
template<class T>
class Singleton
{
public:
using object_type = T;
struct object_creator
{
object_creator() { Singleton<T>::GetInstance(); }
};
static object_creator creator_object;
public:
static object_type* GetInstance()
{
static object_type _instance;
return &_instance;
}
};
template<typename T> typename Singleton<T>::object_creator Singleton<T>::creator_object;
// 定义Object构造函数指针
using CreateObjectFunc = function<void*()>;
struct CreateObjectFuncClass {
explicit CreateObjectFuncClass(CreateObjectFunc func) : create_func(func) {}
CreateObjectFunc create_func;
};
// Object工厂类
class ObjectFactory : public Singleton<ObjectFactory> {
public:
//返回void *减少了代码的耦合
void* CreateObject(const string& class_name) {
CreateObjectFunc createobj = nullptr;
if (create_funcs_.find(class_name) != create_funcs_.end())
createobj = create_funcs_.find(class_name)->second->create_func;
if (createobj == nullptr)
return nullptr;
// 调用函数指针指向的函数 调用REGISTER_CLASS中宏的绑定函数，也就是运行new className代码
return createobj();
}
void RegisterObject(const string& class_name, CreateObjectFunc func) {
auto it = create_funcs_.find(class_name);
if (it != create_funcs_.end())
create_funcs_[class_name]->create_func = func;
else
create_funcs_.emplace(class_name, new CreateObjectFuncClass(func));
}
~ObjectFactory() {
for (auto it : create_funcs_)
{
if (it.second != nullptr)
{
delete it.second;
it.second = nullptr;
}
}
create_funcs_.clear();
}
private:
// 缓存类名和生成类实例函数指针的map
unordered_map<string, CreateObjectFuncClass* > create_funcs_;
};
#define REGISTERPANELCLASS(className) \
class className##PanelHelper { \
public: \
className##PanelHelper() \
{ \
ObjectFactory::GetInstance()->RegisterObject(#className, []() \
{ \
auto* obj = new className(); \
obj->SetClassName(#className); \
return obj; \
}); \
} \
}; \
className##PanelHelper g_##className##_panelhelper;// 初始化一个helper的全局变量，执行构造函数中的RegisterObject执行。
// 所有类的基类
class Object
{
public:
Object() {}
virtual ~Object() {}
void SetClassName(const string& name) { class_name_ = name; }
string GetClassName() const { return class_name_; }
protected:
string class_name_;
};
class Panel : public Object
{
public:
Panel() {}
~Panel() {}
};
int main() {
REGISTERPANELCLASS(Panel)
auto panel = (Object*)ObjectFactory::GetInstance()->CreateObject("Panel");
auto name = panel->GetClassName();
cout << name.c_str() << endl;
delete panel;
system("pause");
return 0;
}
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运行结果如图：
运行结果
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