C++中的静态抽象方法答案

【问题标题】：static abstract methods in c++C++中的静态抽象方法
【发布时间】：2011-03-19 19:55:53
【问题描述】：

我有一个抽象基类

class IThingy
{
  virtual void method1() = 0;
  virtual void method2() = 0;
};

我想说——“所有提供具体实例化的类也必须提供这些静态方法”

我很想这样做

class IThingy
{
  virtual void method1() = 0;
  virtual void method2() = 0;
  static virtual IThingy Factory() = 0;
};

我知道它不会编译，而且无论如何它都不清楚如何使用它，即使它确实编译了。无论如何我都可以做

Concrete::Factory(); // concrete is implementation of ITHingy

根本没有在基类中提及工厂。

但我觉得应该有某种方式来表达我希望实现签署的合同。

有没有一个众所周知的成语？还是我只是把它放在 cmets 中？也许我不应该试图强迫这一点

编辑：当我输入问题时，我会感到自己含糊其辞。我只是觉得应该有某种方式来表达它。伊戈尔给出了一个优雅的答案，但实际上它表明它确实没有帮助。我最终还是不得不做

   IThingy *p;
    if(..)
       p = new Cl1();
    else if(..)
       p = new Cl2();
    else if(..)
       p = new Cl3();
    etc.

我想像 c#、python 或 java 这样的反射性语言可以提供更好的解决方案

【问题讨论】：

我不太确定你想要什么。您在寻找clone 方法吗？
我想我并没有真正看到你需要这样的东西的真实情况？多态性只有在实际实例中才真正有意义。静态方法只是使用 MRO 的类名的常规函数。真的没有意义，在某些时候你必须知道 class::method 的名称，因为 c++ 是静态链接的。
他似乎想指定子类有一个静态工厂方法。布莱恩，你应该把它移到答案空间。
见Alternative to c++ static virtual methods
不完全是静态虚拟方法，但您可以尝试在调用受保护T::InternalMyMethod() 的抽象类中提供静态模板方法template<class T> static MyMethod()。如果调用了T:MyMethod<T>()，这将强制从您的抽象类继承的任何类实现static T::InternalMyMethod()。

标签： c++ abstract

【解决方案1】：

在 C++ 中没有确定的方法来规定这样的契约，因为也没有办法使用这种多态性，因为行

Concrete::Factory()

始终是静态编译时的事情，也就是说，您不能在 Concrete 将是未知的客户端提供的类的情况下编写此行。

您可以让客户实施这种“合同”，让它比不提供更方便。例如，您可以使用 CRTP：

class IThingy {...};

template <class Derived>
class AThingy : public IThingy
{
public:
  AThingy() { &Derived::Factory; } // this will fail if there is no Derived::Factory
};

并告诉客户端从AThingy<their_class_name> 派生（您可以通过调整构造函数可见性来强制执行此操作，但不能确保客户端不会对their_class_name 撒谎）。

或者您可以使用经典解决方案，创建一个单独的工厂类层次结构，并要求客户端将其ConcreteFactory 对象提供给您的 API。

【讨论】：

"你不能在 Concrete 是一个未知的客户端提供的类的情况下编写这一行。"如果您有办法向工厂注册类型构造函数，则可以。我一直这样做，在我的消息传递层中只知道我的抽象类型，但利用工厂可以构造和返回在另一个库中定义的类型的实例。
对不起，我应该说你不能直接从 IThingy 执行此操作，如果 Concrete 尚未定义，正如您所提到的。我的意思是说你需要向IThingy 提供一种方法来间接实例化Concrete。

【解决方案2】：

您遇到的问题部分与轻微违反单一责任原则有关。您试图通过接口强制创建对象。相反，接口应该更纯粹，并且只包含接口应该做的不可或缺的方法。

相反，您可以从接口（所需的virtual static 方法）中取出创建并将其放入工厂类中。

这是一个简单的工厂实现，它在派生类上强制使用工厂方法。

template <class TClass, class TInterface>
class Factory {
public:
    static TInterface* Create(){return TClass::CreateInternal();}
};

struct IThingy {
    virtual void Method1() = 0;
};

class Thingy : 
    public Factory<Thingy, IThingy>,
    public IThingy {
        //Note the private constructor, forces creation through a factory method
        Thingy(){}
public:
        virtual void Method1(){}
        //Actual factory method that performs work.
        static Thingy* CreateInternal() {return new Thingy();}
};

用法：

//Thingy thingy; //error C2248: 'Thingy::Thingy' : cannot access private member declared in class 'Thingy'

IThingy* ithingy = Thingy::Create(); //OK

通过从Factory<TClass, TInterface> 派生，编译器强制派生类具有 CreateInternal 方法。不定义它会导致这样的错误：

错误 C2039：“CreateInternal”：不是 'Thingy'的成员

【讨论】：

【解决方案3】：

在 C++ 中，不能将静态方法设为虚拟（或抽象）。

要做你想做的事，你可以有一个返回具体实例的IThingy::factory 方法，但你需要以某种方式为工厂提供一种创建实例的方法。例如，定义像IThing* (thingy_constructor*)() 这样的方法签名并在IThingy 中有一个静态调用，您可以将这样的函数传递给它定义IThingy 将如何构造工厂实例。然后，在依赖库或类中，您可以使用适当的函数调用此方法，而现在，您可以正确地构造实现您的接口的对象。

假设您还没有调用您的工厂“初始化程序”，您需要采取适当的措施，例如抛出异常。

【讨论】：