按照类型名称动态创建对象

【 tulaoshi.com - C语言心得技巧 】

我的一个实际项目中，由于希望通过一致的接口控制各种型号的设备，并且可以方便的随时扩充，以便将来支持更多的型号。因此，必须在运行时指定设备的型号。

为了使应用程序可以透明的控制各种型号的设备，所以建立了一个简单的继承体系，设计一个协议类(Protocol Class)作为设备的控制接口，并且为每个型号的设备设计了一个具体的类，从协议类派生并且实现了抽象的公共接口。

因此，我需要一种手段，根据设备的型号在运行时动态的创建设备类实例。否则，如果在编译时硬编码(Hard Code)设备配置，将失去实用性和灵活性。

最终的结果是，需要这样一种技术，可以实现

   Motor* motor=ClassByName("IM9001");

类似的功能。

现有的关键类的代码片断如下：

class IntelligentMotor   {   public:   IntelligentMotor(const std::string& port_name);   virtual bool Start()=0;   virtual bool Stop()=0;   virtual ~IntelligentMotor();   };class IM9001:public IntelligentMotor   {   public:   IM9001(const std::string& port_name);   virtual bool Start();   virtual bool Stop();   virtual ~IM9001();   private:   // ...   };class IM9002:public IntelligentMotor   {   public:   IM9002(const std::string& port_name);   virtual bool Start();   virtual bool Stop();   virtual ~IM9002();   private:   // ...   };// more model ...

如何实现ClassByName呢？

我们当然可以在ClassByName中使用一个多重分支检查来实现，也就是

IntelligentMotor* ClassByName(const std::string& model_name,   const std::string& port_name)   {   if (model_name=="IM9001")   return new IM9001(port_name);   else if (model_name=="IM9002")   return new IM9002(port_name);   // 所有支持的型号   else   throw "不支持该型号的设备。";   }

然而这种编程风格是糟糕的。随着系统支持的型号种类增加，分支检查语句的长度也会同时增加，造成代码尺寸膨胀和可维护性的下降。

因此必须在类型名字和类(或者类的实例)之间建立一种映射。由于派生类的指针(或引用)可以隐式的转换成基类的指针(或引用)，因此很容易得到这样的构造：

struct Map  {  const std::string ModelName;  IntelligentMotor* Device;  };

进而我们还可以构造一个型号映射表，并且在编译时增加所有支持的型号。

Map ModelTable[]=  {  {"IM9001",new IM9001},  {"IM9002",new IM9002}  // 所有支持的型号  };

然后就得到了更清晰的ClassByName。

IntelligentMotot* ClassByName(const std::string& model_name,  const std::string& port_name)  {  for (int i=0;i<sizeof(ModelTable)/sizeof(Map);++i)  {  if (model_name==ModelTable[i].ModelName)  return ModelTable[i].Device;  }  throw "不支持该型号的设备。";  }

然而，在上面我故意忽略了一个问题，设备类(IM9001, IM9002等)并没有提供默认构造函数，因此实际上这些代码是无法通过编译的。可以通过修改接口的设计来避开这个问题，即增加默认构造函数和指定端口的构造函数。虽然这和实际情况不符(因为这里的设备不支持热插拔，不能再程序运行时更换连接的端口)，但是为了便于实现也是可以接受的。

但是，更隐蔽的一个缺陷是，如果设备类本身的尺寸较大，那么为所有支持的型号创建实例，将增加空间负荷，而实际上实际使用的设备可能仅仅只用到其中的两三个型号而已。

从这个角度看，型号映射表中应该映射的是类的创建器，而不是类的实例本身，而类的创建器几乎没有什么空间负担。

这里有一个极其简单的创建器，

template <class T   IntelligentMotor* IntelligentMotorCreator(const std::string& port_name)  {  return new T(port_name);  }

现在我们的映射表变成了

typedef IntelligentMotor* (*Creator)(const std::string& port_name);  struct Map  {  const std::string ModelName;  Creator DeviceCreator;  };  Map model_table[]=  {  {"IM9001",&(IntelligentMotorCreator<IM9001)},  {"IM9002",&(IntelligentMotorCreator<IM9002)}  //...  };

而ClassByName则变成了

IntelligentMotor* ClassByName(const std::string& model_name,   const std::string& port_name)   {