工厂、unique_ptr 和 static_cast答案

【问题标题】：factory, unique_ptr and static_cast工厂、unique_ptr 和 static_cast
【发布时间】：2017-01-12 20:41:00
【问题描述】：

考虑具有基对象、派生接口和最终对象的多态类：

// base object

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

// interfaces derived from base object

struct interface1 : object
{
    virtual void print_hello() const = 0;

    template<typename T>
    static void on_destruction(object* /*ptr*/)
    {
        std::cout << "interface1::on_destruction" << std::endl;
    }
};

// final object

struct derived1 : interface1
{
    virtual void print_hello() const override
    {
        std::cout << "hello" << std::endl;
    }

    static std::string get_type_name()
    {
        return "derived1";
    }
};

在实际用例中，最终对象是通过插件系统定义的，但这不是重点。请注意，我希望能够在对象被销毁时调用on_destruction（参见下面的register_object）。我想按如下方式使用这些类：

int main()
{
    // register derived1 as an instantiable object,
    // may be called in a plugin

    register_object<derived1>();

    // create an instance using the factory system

    auto instance = create_unique<interface1>("derived1");
    instance->print_hello();

    return 0;
}

使用 std::unique_ptr 管理对象，我最终得到了register_object 的以下代码：

template<typename T>
using unique = std::unique_ptr<
    T,
    std::function<void(object*)> // object deleter
>;

namespace
{
    std::map< std::string, std::function<unique<object>(void)> > factory_map;
}

template<typename T>
void register_object()
{
    factory_map.emplace(
        T::get_type_name(),
        []()
        {
            unique<T> instance{
                new T,
                [](object* ptr)
                {
                    T::on_destruction<T>(ptr);

                    delete ptr;
                }
            };

            return static_move_cast<object>(
                std::move(instance)
            );
        }
    );
}

还有create* 函数：

unique<object> create_unique_object(const std::string& type_name)
{
    auto f = factory_map.at(type_name);
    return f();
}

template<typename T>
unique<T> create_unique(const std::string& type_name)
{
    return static_move_cast<T>(
        create_unique_object(type_name)
    );
}

您注意到在register_object 和create_unique 中对static_move_cast 的调用被声明为：

template<typename U, typename T, typename D>
std::unique_ptr<U, D>
static_move_cast
(
    std::unique_ptr<T, D>&& to_move_cast
)
{
    auto deleter = to_move_cast.get_deleter();

    return std::unique_ptr<U, D>{
        static_cast<U*>(
            to_move_cast.release()
        ),
        deleter
    };
}

static_move_cast 背后的目标是允许在 std::unique_ptr 上进行 static_cast，同时在转换期间移动删除器。代码正在运行，但我觉得要破解 std::unique_ptr。有没有办法重构代码以避免我的static_move_cast？

【问题讨论】：

Ew, object 基地
如果您希望在其他地方重用您的static_move_cast，您可能需要为使用std::default_delete<T> 的情况添加一个单独的模板函数（您现在使用的版本将适用于它们，但将产生一个不合需要类型的对象 - std::unique_ptr 将被转换为 std::unique_ptr> 这真的很尴尬）。 Here你可以找到我不久前为自己写的版本

标签： c++ c++11

【解决方案1】：

static_move_cast 在register_object 中是不必要的，因为您可以只使用converting constructor of unique_ptr template< class U, class E > unique_ptr( unique_ptr<U, E>&& u )：

        unique<T> instance{
            new T,
            // ...
        };

        return instance;

或者，甚至更简单，直接构造并返回一个unique<object>，因为T* 可以转换为object*：

        return unique<object>{
            new T,
            // ...
        };

但是对于create_unique，使用static_move_cast 是不可避免的，因为unique_ptr 的转换构造函数不适用于向下转换。

请注意shared_ptr 有static_pointer_cast，它执行向下转换，但unique_ptr 没有相应的设施，大概是因为它被认为是直接和正确的自己执行转换。

【讨论】：

【解决方案2】：

考虑到要求，我会说这是一个很好的解决方案。您将责任转移给create_unique 的调用者。他必须给出正确的类型和字符串组合以及注册表中的字符串。

auto instance = create_unique<interface1>("derived1");
//                            ^^^^^^^^^^   ^^^^^^^^
//                         what if those two don't match?

您可以通过将static_cast 更改为dynamic_cast 来改进它。 create_unique 的调用者应该在调用任何东西之前检查他是否得到了非空指针。

或者至少在调试模式下使用dynamic_cast 和assert，这样你在开发时就会发现不匹配。

替代性重构：为每个现有接口设置单独的工厂。

【讨论】：