如何在基类中声明类工厂方法？

Question

我正在寻找 C++ 类设计问题的解决方案。我想要实现的是在基类中有静态方法方法，它将返回后代类型对象的实例。关键是，其中一些应该是单例。我是用 VCL 编写的，所以可以使用 __properties，但我更喜欢纯 C++ 解决方案。

class Base {
  private:
    static Base *Instance;
  public:
    static Base *New(void);
    virtual bool isSingleton(void) = 0;
}
Base::Instance = NULL;

class First : public Base { // singleton descendant
  public:
    bool isSingleton(void) { return true; }
}

class Second : public Base { // normal descendant
  public:
    bool isSingleton(void) { return false; }
}

Base *Base::New(void) {
  if (isSingleton())
    if (Instance != NULL)
      return Instance = new /* descendant constructor */;
    else
      return Instance;
  else
    return new /* descendant constructor */;
}

出现的问题：

• 如何声明静态变量Instance，所以它在后代类中是静态的
• 如何在基类中调用后代构造函数

我认为按照我计划的方式克服这些问题可能是不可能的。如果是这样，我想要一些关于如何以任何其他方式解决它的建议。

---

编辑：代码中的一些小改动。我错过了几个指针标记。

Answer 1

只是为了检查我们的术语是否同步 - 在我的书中，工厂类是一个类实例，它可以创建其他一些或多个类的实例。选择创建哪种类型的实例取决于工厂接收到的输入，或者至少取决于它可以检查的内容。这是一个非常简单的工厂：

class A { ~virtual A() {} };   
class B : public A {};
class C : public A {};

class AFactory {
   public:
      A * Make( char c ) {
         if ( c == 'B' ) {
             return new B;
         }
         else if ( c == 'C' ) { 
            return new C;
         }
         else {
           throw "bad type";
         }
      }
};

如果我是你，我会重新开始，记住这个例子和以下内容：

• factorioes 不必是单例的
• 工厂不必是静态成员
• 工厂不必是其创建的层次结构的基类的成员
• 工厂方法通常返回一个动态创建的对象
• 工厂方法通常返回一个指针
• 工厂方法需要一种方法来决定创建哪个类的实例

我不明白为什么您的工厂需要反射，而 C++ 在任何情况下都不以有意义的方式支持反射。

Answer 2

基于@Shakedown 的回答，我将使用CRTP 将Base 模板化为实际类型：

template <class T>
class Base
{
public:
 static std::auto_ptr<Base<T> > construct()
 {
    return new T();
 }
};

class First : public Base<First>
{
};

class Second : public Base<Second>
{
};

这很好，因为construct 现在再次成为静态成员。你可以这样称呼它：

std::auto_ptr<First> first(First::construct());
std::auto_ptr<Second> second(Second::construct());

// do something with first and second...

Answer 3

你可以创建一个Singleton类和一个NonSingleton类，并让所有后代继承其中一个。

class Base {
  public:
    static Base *New() = 0;
}

class SingletonDescendant: public Base { 
  public:
    *Base::New() {
      if (Instance != NULL)
        return Instance = new /* descendant constructor */;
      else
        return Instance;
    }
  private:
    static Base *Instance;
}
SingletonDescendant::Instance = NULL;

class NonSingletonDescendant: public Base { 
  public:
    *Base::New() {
      return new;
    }
}

class First : public SingletonDescendant{ // singleton descendant
}

class Second : public NonSingletonDescendant{ // normal descendant
}

解决了你提出的问题：

• 如何声明静态变量 Instance，所以它在后代类中是静态的：它只存在于 SingletonDescendant 类中。
• 如何在基类中调用后代构造函数：使用 New 函数
• 我必须在每个后代中编写construct()方法；我认为它是多余的，因为它必须做什么很明显：现在它只在 SingletonDescendant 和 NonSingletonDescendant 中。

Answer 4

这样的事情怎么样：

class Base
{
public:
 virtual Base construct() = 0;
};

class First : public Base
{
public:
 Base construct(){ return First(); // or whatever constructor }
};

class Second : public Base
{
public:
 Base construct(){ return Second(...); // constructor }
};