使用宏的 C++ 动态实例化

Question

我正在尝试在 C++ 中实现动态实例化，我的意思是，从 class 的字符串创建实例。但经过一番挖掘，我发现 C++ 似乎并不原生支持这样的功能。

例如，我有一个名为Person的"Interface"，还有一些具体实现如Worker、Teacher、Programmer等。在C++中，如果我想将所有实现存储到映射 collection 中，我必须这样写：

#include <map>
#include <string>

#include "Worker.hpp"
#include "Teacher.hpp"
#include "Programmer.hpp"
// ...

using namespace std;

int main() {
    map<string, Person*> collection;
    Worker worker;
    Teacher teacher;
    Programmer monkey;
    // ...

    collection[worker->title] = &worker;
    collection[teacher->title] = &teacher;
    collection[monkey->tittle] = &monkey;
    // ... 
}

看起来还可以，但我不喜欢每次添加职位时都更改代码中的三个地方。我想做的是这样的：

#include <map>
#include <string>
#include "Worker.hpp"
#include "Teacher.hpp"
#include "Programmer.hpp"
# ...

using namespace std;

int main() {
    map<string, Person*> collection;
    char titles[][20] = {"Worker", "Teacher", "Programmer"};

    for (auto const &Title: titles) {
        // this is the magic I would like to have.
        Title object;
        collection[title] = &object;
    }
}

不幸的是，C++ 中没有魔法。

所以过了一会儿，我意识到有宏和预处理器，也许我可以解决这个问题。这是我到目前为止能想到的：

#include <map>
#include <string>
#include <iostream>

#include "Worker.hpp"
#include "Teacher.hpp"
#include "Programmer.hpp"
# ...

#define PUSH(name)\
name o_##name;\
collection[o_##name.title] = &o_##name;\

using namespace std;

int main() {
    map<string, Person*> collection;
    PUSH(Worker);
    PUSH(Teacher);
    PUSH(Programmer);

    return 0;
}

我试图自动执行 #include 指令，但宏似乎没有变量的概念。并且预处理器不会将宏解释两次。

知道如何实现类似的目标吗？

我知道把我的脑袋埋在这种无用的事情上听起来很愚蠢，但这只是我的特点，如果没有证明是对还是错，我无法摆脱这个想法。

非常感谢您的建议。

编辑：

感谢您为我提供的所有帮助。我对这个问题有点不清楚。我真正想要实现的是

我想创建很多程序，让用户决定要什么运行。潜在的问题是，我最终可能会有大量的 if-else 语句让用户决定要运行的内容，因为我想在项目中编写大量的小代码。

不知道这次我说清楚没有。但是我已经放弃了这个想法，并使用测试框架来完成这项工作。

再次感谢大家。

Answer 1

这个问题在类型关系、生命周期等方面有点不清楚，但下面的代码可能是你所要求的主要方向。

想法是使用动态分配的对象，以及 shared_ptr 等智能指针来管理它们的生命周期。

#include <iostream>
#include <map>              // std::(multimap>
#include <memory>           // std::(make_shared, shared_ptr)
#include <stdlib.h>         // rand, srand
#include <string>
#include <time.h>           // time    
using namespace std;

class Person
{
    string  m_name;

public:
    auto name() const -> string { return m_name; }
    virtual auto profession() const -> string { return ""; }

    Person( const string& name ): m_name( name ) {}
    virtual ~Person() = default;
};

class Worker:
    public Person
{
public:
    auto profession() const -> string override { return "Worker"; }
    Worker( const string& name ): Person( name ) {}
};

class Teacher:
    public Worker
{
public:
    auto profession() const -> string override { return "Teacher"; }
    Teacher( const string& name ): Worker( name ) {}
};

class Programmer:
    public Worker
{
public:
    auto profession() const -> string override { return "Programmer"; }
    Programmer( const string& name ): Worker( name ) {}
};

using Profession_map = multimap<string, shared_ptr<Person>>;

void add_to( Profession_map& persons, const shared_ptr<Person> someone )
{
    persons.emplace( someone->profession(), someone );
};

void list( const Profession_map& persons, const string& profession )
{
    const string profession_description = ( 0?""
        : profession == ""?         "Unknown profession person"
        : profession == "Worker"?   "Generic worker"
        :                           profession
        );

    const int n_registered = persons.count( profession );
    if( n_registered == 1 )
    {
        cout << "There is 1 " << profession_description;
    }
    else
    {
        cout << "There are " << n_registered << " " << profession_description << "s";
    }
    if( n_registered > 0 )
    {
        cout << ": ";
        const auto registered = persons.equal_range( profession );
        int i = 0;
        for( auto it = registered.first; it != registered.second; ++it, ++i )
        {
            if( it != registered.first ) { cout << (i == n_registered - 1? " and " : ", "); }
            const shared_ptr<Person> p_person = it->second;
            cout << p_person->name();
        }
    }
    cout << "." << endl;
}

auto main()
    -> int
{
    Profession_map persons;

    srand( time( nullptr ) );       // Seed for rand() sequence.
    for( const string& name : {"alfa", "beta", "charlie", "delta", "echo", "foxtrot"} )
    {
        switch( rand() % 4 )
        {
            case 0:     add_to( persons, make_shared<Person>( name ) ); break;
            case 1:     add_to( persons, make_shared<Worker>( name ) ); break;
            case 2:     add_to( persons, make_shared<Teacher>( name ) ); break;
            case 3:     add_to( persons, make_shared<Programmer>( name ) ); break;
        }
    }

    list( persons, "" );
    list( persons, "Worker" );
    list( persons, "Teacher" );
    list( persons, "Programmer" );
}

Answer 2

C++ 具有魔力，它被称为模板。

你可以使用这样的东西...

#include <string>
#include <iostream>
#include <map>


template<class T> 
struct make_object {
    static_assert(std::is_convertible<T*, Person*>::value, "Object must be derived from Person");
    T* object;
    make_object() : object(new T) {}
};


//** For iterating over the tuple and inserting each person into the collection
template<std::size_t I = 0, class MAP, typename... Tp>
inline typename std::enable_if<I == sizeof...(Tp), void>::type
insertPeople(MAP& collection, std::tuple<Tp...>& t)
{ }

template<std::size_t I = 0, class MAP, typename... Tp>
inline typename std::enable_if<I < sizeof...(Tp), void>::type
    insertPeople(MAP& collection, std::tuple<Tp...>& t)
{
    auto object = std::get<I>(t).object;
    collection[object->title] = object;
    insertPeople<I + 1, MAP, Tp...>(collection, t);
}

//** Creates the tuple containing the objects
template<class... CLASSES>
void createPeople(std::map<std::string, Person*>& collection)
{
    std::tuple<make_object<CLASSES>...> objects;
    insertPeople(collection, objects);
}

int main()
{
    std::map<std::string, Person*> collection;
    createPeople<Worker, Teacher, Progammer>(collection);
    for (auto person : collection)
        std::cout << person.second->title << std::endl;
    return 0;
}

完成后不要忘记删除所有对象。或者，您可以使用 unique/shared 指针。

使用宏的 C++ 动态实例化

C++ dynamic instantiation using macro

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