C++工厂模式总结（简易版反射）

最新推荐文章于 2023-06-23 20:31:10 发布

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文章标签：反射简单工厂

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工厂模式解决了很多问题，但每当需要增加一个新功能时候，需要修改工厂类，违反了开闭原则，具体为什么见：blog.sina.com.cn/s/blog_48ebca64010005of.html

文中解决工厂问题主要采用两种方法：

1、为每个功能创建一个Creator，该Creator继承自抽象Creator,用户可以使用抽象Creator创建各个功能的Creator，好处是保证了开闭原则，当新增功能时，不需要修改原来的工厂创建代码，只需要新增一个Creator，一个功能类，然后修改调用处；

若不采用此法则需要新增一个功能类，然后修改原来的工厂类，增加创建模块，违反开闭原则。

具体实现转自一位大侠的博客（blog.sina.com.cn/s/blog_48ebca64010005of.html）：

首先定义产品类及其子类：
class VideoWiring
{
public:
    virtual string PlayVideo()=0;
}

class VCD: public VideoWiring
{
public:
    string PlayVideo()
    {
        return "正在播放播放VCD";
    }
}

class DVD: public VideoWiring
{
public:
    string PlayVideo()
    {
        return "正在播放播放DVD";
    }
}

1.简单工厂
class Create
{
public:
    static VideoWiring* factory(string  VideoName)
    {
        switch(VideoName)
        {
            case "DVD":
                return new DVD();
            case "VCD":
                return new VCD();
        }
        return null;
    }
}

client端代码：
void PlayVideo()
{
     VideoWiring *vw=Create.factory("DVD");
     vw->PlayVideo();
     delete vw;

     vw=Create.factory("VCD");
     vw->PlayVideo();
     delete vw;
}
好处是：
1、充分利用了多态性不管什么具体产品都返回抽象产品。

2、充分利用了封装性，内部产品发生变化时外部使用者不会受到影响。

缺点是：如果增加了新的产品，就必须得修改工厂(Factory)，不满足闭合原则。

2.工厂方法
class Create
{
public:
    virtual VideoWiring* factory()=0;
}

class DVDCreate: public Create
{
    VideoWiring* factory()
    {
        return new DVD();
    }
}

class VCDCreate: public Create
{
    VideoWiring* factory()
    {
        return new VCD();
    }
}
client端代码：
void PlayVideo()
{
     VideoWiring *dvd,*vcd;
     Create *dvdCreate,*vcdCreate;

     dvdCreate=new DVDCreate();
     dvd=dvdCreate->factory();
     dvd->PlayVideo();
     delete dvd;

     vcdCreate=new VCDCreate();
     vcd=vcdCreate->factory();
     vcd->PlayVideo();
     delete vcd;
}
工厂方法克服了简单工厂的缺点，增加新的产品时，不必修改现存的代码，而只需增加新代码。满足开闭原则。

方法一：

class VideoWiring
{
public:
	virtual string PlayVideo()=0;
};

class VCD: public VideoWiring  
{
public:
	string PlayVideo()
	{
		return "正在播放播放VCD";
	}

	static VideoWiring* factory()//-------------------------注意此行
	{
		return new VCD();
	}
};

class DVD: public VideoWiring  
{
public:
	string PlayVideo()
	{
		return "正在播放播放DVD";
	}

	static VideoWiring* factory()//-----------------------------注意此行
	{
		return new DVD();
	}
};

class SVCD: public VideoWiring  
{
public:
	string PlayVideo()
	{
		return "正在播放播放SVCD";
	}

	static VideoWiring* factory()//--------------------------------注意此行
	{
		return new SVCD();
	}
};

typedef void* (*Callback)();


const Callback ptrs[] = 
{
(Callback)VCD::factory,
(Callback)DVD::factory,

 (Callback)SVCD::factory</span>

};

//下面是调用逻辑

VideoWiring* items[16];
 sz= sizeof(ptrs) / sizeof(ptrs[0]);
for (int i = 0; i < sz; i++)
{
items[i] = (VideoWiring*)(ptrs[i]());
printf("%s\r\n", items[i]->PlayVideo().c_str());
}

若是新加一个功能，只需要新加一个类，然后实现factory方法，然后在调用处新增一个数组项就可以了，是不是OK了？

上面有个问题就是有太多的factory方法是类似的，怎么解决呢，我们可以使用template，定义个Creator基类

template<class T>
class bs
{
public:
static void * Create()
{
return new T;
}
};

在定义个功能类的基类：

class ko
{
public:
virtual void PlayVideo()=0;
};

然后功能类都继承与此类

class bs1:public bs<bs1>,public ko
{
public:
bs1()
{
a = "bs111";
}
void it(){}

void PlayVideo()
{
printf("%s\r\n", a.c_str());
}
private:
string a;
};

class bs2:public bs<bs2>,public ko
{
public:
bs2()
{
b = "bs222";
}
void PlayVideo()
{
printf("%s\r\n", b.c_str());
}

private:
string b;
};

然后定义指针数组

const Callback ptrs[] =
{
(Callback)bs1::Create,
(Callback)bs2::Create
};

然后实例化

ko *k[16];
int sz= sizeof(ptrs) / sizeof(ptrs[0]);
for (int i = 0; i < sz; i++)
{
k[i] = (ko*)ptrs[i]();
k[i]->PlayVideo();
}

好像成功了，咋看是这样的，其实反而把bs1,bs2类引入到了客户端，暴露了细节类，还是得此失彼，此法宣告失败！终究还是没有绕开后续添加新类需要修改创建器的问题。

2、采用反射技术，当然只是简单反射。好处是新增功能类，只需要在功能类中实现反射，然后修改调用出，保证了开闭原则。

此处有2种方法可以实现(实际只有一种)

{1}[不推荐使用，太麻烦]一种是使用一个基类，在基类中折腾，借助了一些中间类，嵌入反射逻辑：此法用了很多模板定义，后续的类必须继承此类才能实现反射，具体实现参见：

http://blog.youkuaiyun.com/nighsen/article/details/6407017

具体实现如下：

定义个模板基类，所以类必须继承自该类

template<class T, char name[]>  
class RegisterItem
{
public:
	RegisterItem()
 	{
 		
 	}
	~RegisterItem()
 	{
 
 	}

	static void* CreateInstance()
	{
		return new T;
	}

public:  
	static RegistyInfo rc;  //放到子类里面去初始化，否则会有问题
};

//定义模板类中使用的静态成员结构

typedef void* (*CreateFuntion)(void);  






class ClassFactory  
{  
public:  
static void* GetClassByName(std::string name);  


static void RegistClass(std::string name,CreateFuntion method);


static std::map<std::string, CreateFuntion>& getMap();
};  


 struct RegistyInfo
 {  
RegistyInfo(std::string name, CreateFuntion method)  
{  
ClassFactory::RegistClass(name, method);  
}  
 };

</pre><pre name="code" class="cpp">//下面是实现：

void* ClassFactory::GetClassByName( std::string name )
{
std::map<std::string,CreateFuntion>::const_iterator find;  
find = ClassFactory::getMap().find(name);  
if(find==ClassFactory::getMap().end())  
{  
return NULL;  
}  
else  
{  
return find->second();  
}
}


void ClassFactory::RegistClass( std::string name,CreateFuntion method )
{
ClassFactory::getMap().insert(std::make_pair(name,method));
}


std::map<std::string, CreateFuntion>& ClassFactory::getMap()
{
static std::map<std::string, CreateFuntion> pMap;
return pMap;
}

//下面是功能基类定义

class BaseItem
{
public: 
virtual void Play() = 0;
};

//下面是实际功能类定义

extern char p[];
class GMText:public RegisterItem<GMText, p>,public BaseItem
{
public:
GMText(void);
~GMText(void);


void Play();
};

//下面是实现

extern char p[]="GMText";


RegistyInfo RegisterItem<GMText,p>::rc(p, RegisterItem<GMText, p>::CreateInstance);//看到了吧，在这边实例化的，一份子类里面就有独立的一份静态成员拷贝，每一份都需要自己初始化


GMText::GMText(void)
{
RegisterItem::rc;
}


GMText::~GMText(void)
{
}


void GMText::Play()
{
printf("GMText.play\r\n");
}

// 下面是调用逻辑

BaseItem* tmp=(BaseItem*)ClassFactory::GetClassByName("GMText"); 
tmp->Play();

测试OK。经过此次试验我们可以发现一下问题：

（1）类模板的定义和实现必须在同一文件中，无法分离，若类模板中定义了静态变量，则需要在主程序开始处进行初始化，否则因为模板类会被多个CPP包含，就出现静态变量被多次初始化的情况，会出现xxx在xxx.obj中已经存在的问题。

（2）类模板中的基础类型定义有讲究，class <T, char name[]>中的char[]name是一种定义好的类型，使用时必须如下：

模板定义

template<class T, char name[]>

class test

//使用模板

const char q[]="demo";

test<CDemoClass, q> testObject;

只能使用int,long,int*,char []等类型，float,double不能使用，特别的char[]需要在外部定义个char a[]="test";样色的全局字符串才可以传入。

{2}避开模板，使用宏定义在每个功能类中加入反射逻辑，推荐此法,参见http://www.cnblogs.com/jiezhi/archive/2006/07/12/448962.html数据定义：

</pre><p>cpp">class DynBase;
struct ReflectInfo;
bool Register(ReflectInfo* ci);
typedef void* (*funCreateObject)();

//Assistant class to create object dynamicly
struct ReflectInfo
{
public:
	std::string Type;
	funCreateObject Fun;

	ReflectInfo(std::string type, funCreateObject fun)
	{
		Type = type;
		Fun = fun;
		Register(this);
	}

	~ReflectInfo()
	{
		printf("fuck\r\n");
	}
};

#define DEFINE_REFLECT(class_name)\
private:\
	static ReflectInfo m_cInfo;\
public:\
	static void* CreateClass##class_name(){return new class_name();};


#define DEFINE_REFLECT_IMP(class_name)\
	ReflectInfo (##class_name::m_cInfo)(#class_name,(funCreateObject)(##class_name::CreateClass##class_name));

下面是使用接口类

DynBase.h

//The base class of dynamic created class.
//If you want to create a instance of a class ,you must let
//the class derive from the DynBase.
class DynBase
{
public:

	static bool Register(ReflectInfo* classInfo);

	static void* CreateObject(string type);

private:
	static std::map<string,ReflectInfo*> m_classInfoMap;
};

DynBase.cpp

std::map< string,ReflectInfo*> DynBase::m_classInfoMap = std::map< string,ReflectInfo*>();

bool Register(ReflectInfo* ci)
{
	return DynBase::Register(ci);
}

bool DynBase::Register(ReflectInfo* classInfo)
{
	m_classInfoMap[classInfo->Type] = classInfo;
	return true;
}

void* DynBase::CreateObject(string type)
{
	if ( m_classInfoMap[type] != NULL )
	{
		return m_classInfoMap[type]->Fun();
	}
	return NULL;
}

下面是功能类示例

xxx.h文件

class GMOrange  
{
public:
	GMOrange(void);
	~GMOrange(void);

	DEFINE_REFLECT(GMOrange)//添加此行------------只要看这边就可以-------------------------

public:
	void Init();

	void UnInit();
};

xxx.cpp文件：

DEFINE_REFLECT_IMP(GMOrange)//添加此行------------只要看这边就可以-------------------------


GMOrange::GMOrange(void)
{
	printf("orange construct\r\n");
}

GMOrange::~GMOrange(void)
{
	printf("orange deconstruct\r\n");
}

void GMOrange::UnInit()
{
	printf("destroy orange\r\n");
}

void GMOrange::Init()
{
	printf("create orange\r\n");
}

下面是调用示例

GMApple* instance = (GMApple*)DynBase::CreateObject("GMApple");
 instance->Init();
 instance->UnInit();
 delete instance;

此法经测试可用，问题是存在重复编码问题，不符合设计原则，但没办法，要自动化就得有些代价。

若有建议欢迎留言。

总结：

1、在每个功能创建器类中定义个factory方法，返回自己new的对象,然后定义一个指针数组，调用处遍历这个数组，调用数组中的函数指针，创建对象；这样只需要做：

新增一个功能类，新增一个功能创建器类实现factory方法，在调用处增加factory方法指针，OK

2、定义个只含有factory静态方法的template类，让每个功能类继承这个template类，这样每个功能类就都有一个自己的factory，而且函数代码是一样的，克服1中的问题；这样需要做：

新增一个功能类，新增一个功能创建器类继承template类，在调研处增加此类的factory指针，OK

3、定义一个含有factory静态方法的template类，定义个静态的数据成员（这个成员是个结构体，在结构体的构造函数中加入注册类逻辑）,每个功能类继承这个template类，这样每个功能类就各有一个静态数据成员，功能类需要在自己的实现中初始化这个成员，这样才能注册功能类，在调用的地方使用注册类的静态方法获取功能类指针。这样需要做：

新增一个功能类，继承template类，在功能类实现处初始化基类静态成员，在调研处字串数组中加入这个字串(通过GetXXXbyName()直接获取功能类指针)，OK

4、文中最后一个办法，定义一个专门反射的类，哪个类需要反射，则假如对于的宏进行注册，使用方面。

综上我觉得3,4是比较好用的办法，可以用在不同的场合。