工厂方法反if实现

Question

我正在我的 C++ 项目中应用工厂设计模式，下面您可以看到我是如何做到的。我尝试通过遵循“反 if”活动来改进我的代码，因此想删除我所拥有的 if 语句。知道我该怎么做吗？

typedef std::map<std::string, Chip*> ChipList;

Chip* ChipFactory::createChip(const std::string& type) {
    MCList::iterator existing = Chips.find(type);
    if (existing != Chips.end()) {
        return (existing->second);
    }
    if (type == "R500") {
        return Chips[type] = new ChipR500();
    }
    if (type == "PIC32F42") {
        return Chips[type] = new ChipPIC32F42();
    }
    if (type == "34HC22") {
        return Chips[type] = new Chip34HC22();
    }
    return 0;
}

我想象创建一个地图，以字符串为键，以及构造函数（或创建对象的东西）。之后，我可以使用类型（类型是字符串）从映射中获取构造函数并创建我的对象，而无需任何 if 。 （我知道我有点偏执，但我想知道是否可以做到。）

Answer 1

你是对的，你应该使用从键到创建函数的映射。
在您的情况下，将为

typedef Chip* tCreationFunc();
std::map<std::string, tCreationFunc*> microcontrollers;

每个新的芯片驱动类 ChipXXX 添加一个静态函数：

static Chip* CreateInstance()
{
    return new ChipXXX();
}

并将该函数注册到映射中。

您的工厂函数应该是这样的：

Chip* ChipFactory::createChip(std::string& type)
{
    ChipList::iterator existing = microcontrollers.find(type);    
    if (existing != microcontrollers.end())
        return existing->second();

    return NULL;
}

请注意，不需要复制构造函数，如您的示例中所示。

Answer 2

工厂的目的不是摆脱 ifs，而是将它们放在实际业务逻辑代码的单独位置，而不是污染它。这只是关注点分离。

Answer 3

如果您绝望，您可以编写一个跳转表/clone() 组合来完成这项工作，而无需 if 语句。

class Factory {
    struct ChipFunctorBase {
        virtual Chip* Create();
    };
    template<typename T> struct CreateChipFunctor : ChipFunctorBase {
        Chip* Create() { return new T; }
    };
    std::unordered_map<std::string, std::unique_ptr<ChipFunctorBase>> jumptable;
    Factory() {
        jumptable["R500"] = new CreateChipFunctor<ChipR500>();
        jumptable["PIC32F42"] = new CreateChipFunctor<ChipPIC32F42>();
        jumptable["34HC22"] = new CreateChipFunctor<Chip34HC22>();
    }
    Chip* CreateNewChip(const std::string& type) {
        if(jumptable[type].get())
            return jumptable[type]->Create();
        else
            return null;
    }
};

然而，只有当您拥有大量不同的芯片类型时，这种方法才变得有价值。对于少数情况，只写几个 if 会更有用。

快速说明：我使用了 std::unordered_map 和 std::unique_ptr，它们可能不是您的 STL 的一部分，具体取决于您的编译器的新程度。替换为 std::map/boost::unordered_map 和 std::/boost::shared_ptr。

Answer 4

不，你无法摆脱“如果”。 createChip 方法根据您作为参数传递的常量（类型名称）创建一个新实例。
但是您可以稍微优化您的代码，从 if 语句中删除这两行。

 microcontrollers[type] = newController;
 return microcontrollers[type];

Answer 5

回答你的问题：是的，你应该创建一个工厂，其中包含构造所需对象的函数的映射。构造的对象应该向工厂本身提供并注册该函数。

在其他几个 SO 问题中也有一些关于这个主题的阅读，所以我会让你阅读它，而不是在这里全部解释。

C++ 中的通用工厂

有没有办法从保存类名的字符串中实例化对象？

Answer 6

您可以在工厂中使用 if - 只是不要让它们散布在您的代码中。

Answer 7

struct Chip{
};

struct ChipR500 : Chip{};

struct PIC32F42 : Chip{};

struct ChipCreator{
   virtual Chip *make() = 0;
};

struct ChipR500Creator : ChipCreator{
   Chip *make(){return new ChipR500();}
};

struct PIC32F42Creator : ChipCreator{
   Chip *make(){return new PIC32F42();}
};

int main(){
   ChipR500Creator m;  // client code knows only the factory method interface, not the actuall concrete products
   Chip *p = m.make();
}

Answer 8

从本质上讲，您所要求的称为虚拟构造，即构建仅在运行时知道其类型的对象的能力。

当然，C++ 不允许构造函数是虚拟的，因此这需要一些技巧。常见的面向对象方法是使用 Prototype 模式：

class Chip
{
public:
  virtual Chip* clone() const = 0;
};

class ChipA: public Chip
{
public:
  virtual ChipA* clone() const { return new ChipA(*this); }
};

然后实例化这些原型的映射并使用它来构建对象 (std::map）。通常，地图被实例化为单例。

到目前为止已经说明的另一种方法是类似的，并且包括直接注册方法而不是对象。它可能是也可能不是您的个人偏好，但它通常会稍微快一些（不多，您只是避免了虚拟调度）并且内存更容易处理（您不必在函数指针）。

然而，您应该注意的是内存管理方面。您不想发生泄漏，因此请确保使用 RAII 习惯用法。