C++多实例模式的模板化类实现

Question

我使用 C++ 中的模板类实现了 multiton 模式。

#ifndef MULTITON_H
#define MULTITON_H

#include <map>

template <typename Key, typename T> class Multiton
{
public:    
    static void destroy()
    {
        for (typename std::map<Key, T*>::iterator it = instances.begin(); it != instances.end(); ++it) {
            delete (*it).second;
        }
    }

    static T& getRef(const Key& key)
    {
        typename std::map<Key, T*>::iterator it = instances.find(key);

        if (it != instances.end()) {
            return *(T*)(it->second);
        }

        T* instance = new T;
        instances[key] = instance;
        return *instance;
    }

    static T* getPtr(const Key& key)
    {
        typename std::map<Key, T*>::iterator it = instances.find(key);

        if (it != instances.end()) {
            return (T*)(it->second);
        }

        T* instance = new T;
        instances[key] = instance;
        return instance;
    }

protected:
    Multiton() {}
    virtual ~Multiton() {}

private:
    Multiton(const Multiton&) {}
    Multiton& operator= (const Multiton&) { return *this; }

    static std::map<Key, T*> instances;
};

template <typename Key, typename T> std::map<Key, T*> Multiton<Key, T>::instances;

#endif

使用：

class Foo : public Multiton<std::string, Foo> {};
Foo& foo1 = Foo::getRef("foobar");
Foo* foo2 = Foo::getPtr("foobar");
Foo::destroy();

有什么改进建议吗？

Answer 1

1）个人喜好，但我会颠倒模板参数的顺序并将密钥默认为 std::string （如果这是您最常使用的）

template <typename Key, typename T> class Multiton { ... }

那么您可以这样做：

class Foo : public Multiton<Foo> {};
class Bar : public Multiton<Bar,int> {};

我认为这更好。

2）此外，如果您从不向 Multitron 传递指针/引用（这不会违反模式），您不应该在类中需要虚拟析构函数。

3) 如果您为 T* 使用更智能的容器，则可以避免调用 Foo::destroy()。
类似于 std::map 的东西> 会在静态实例被销毁时销毁所有对象。 （尽管如果你关心破坏的顺序，那么你需要一些更聪明的东西 - 你可以从现有的单例解决方案中调整一些东西，例如phoenix单例等）

4）你可以将迭代器更改为const_iterators。

5) destroy 应该清除映射，以防止调用 destroy 后意外访问无效内存。或者，如果您想防止这种情况发生，您应该抛出异常。

Foo* foo2 = Foo::getPtr("foobar");
Foo::destroy();
Foo::getPtr("foobar")->doSomething(); // BANG

6）如果你不使用多态 T 那么你可以使用 std::map 并且你的代码看起来像这样......

template <typename Key, typename T> class Multiton
{
public:
    //Can probably get rid of this guy as maps destructor will do the right thing 
    static void destroy()
    {
        instances.clear();
    }

    static T& getRef(const Key& key)
    {
        return instances[key];
    }

    static T* getPtr(const Key& key)
    {
        return &instances[key];
    }

protected:
    Multiton() {}
    virtual ~Multiton() {}

private:
    Multiton(const Multiton&) {}
    Multiton& operator= (const Multiton&) { return *this; }

    static std::map<Key, T> instances;
};

这就是我现在能想到的。

Answer 2

一项改进是重写 getRef 以使用 getPtr （反之亦然，方向并不重要，不重复自己）：

static T& getRef(const Key& key)
{
    return *getPtr(key);
}

Answer 3

看来你的工作做得非常令人印象深刻。

顺便说一句，我可以问一下为什么你在这里投射实例（c 风格）吗？

return (T*)(it->second);

我认为如果你只写的话会更干净

return it->second;

另外，因为这篇文章已经有 10 年历史了，
我使用智能指针以现代 C++ 方式进行了一点版本升级。
请看一下！

multiton.h

#ifndef MULTITON_H
#define MULTITON_H

#include <map>
#include <string>

template <typename T, typename Key = int> class Multiton {
  public:
    static void DestroyAll();
    static void Destroy(const Key &key);
    static std::shared_ptr<T> GetPtr(const Key &key);
    static T &GetRef(const Key &key) { return *GetPtr(key); }

  protected:
    Multiton();
    ~Multiton();

  private:
    Multiton(const Multiton &) = default;
    Multiton &operator=(const Multiton &) = default;
    static std::map<Key, std::shared_ptr<T>> instances_;
};

#endif // MULTITON_H

multiton.cpp

#include "multiton.h"
template <typename T, typename Key> void Multiton<T, Key>::DestroyAll() {
    for (auto it = instances_.begin(); it != instances_.end(); ++it)
        delete (*it).second;
    instances_.clear();
}

template <typename T, typename Key> void Multiton<T, Key>::Destroy(const Key &key) {
    auto it = instances_.find(key);

    if (it != instances_.end()) {
        delete (*it).second;
        instances_.erase(it);
    }
}

template <typename T, typename Key> std::shared_ptr<T> Multiton<T, Key>::GetPtr(const Key &key) {
    const auto it = instances_.find(key);

    if (it != instances_.end())
        return (it->second);

    std::shared_ptr<T> instance = std::make_shared<T>();
    instances_[key] = instance;
    return instance;
}

template <typename T, typename Key> Multiton<T, Key>::Multiton() {}

template <typename T, typename Key> Multiton<T, Key>::~Multiton() {}

template <typename T, typename Key> std::map<Key, std::shared_ptr<T>> Multiton<T, Key>::instances_;