在C ++中動態創建和調用類方法的最簡單方法是什么？

Question

我想用類名和方法填充一個映射，一個唯一的標識符和指向該方法的指針。

typedef std::map<std::string, std::string, std::string, int> actions_type;
typedef actions_type::iterator actions_iterator;

actions_type actions;
actions.insert(make_pair(class_name, attribute_name, identifier, method_pointer));

//after which I want call the appropriate method in the loop

while (the_app_is_running)
{
    std::string requested_class = get_requested_class();
    std::string requested_method = get_requested_method();

    //determine class
    for(actions_iterator ita = actions.begin(); ita != actions.end(); ++ita)
    {
        if (ita->first == requested_class && ita->second == requested_method)
        {
            //class and method match
            //create a new class instance
            //call method
        }
    }
}

如果方法是靜態的，那么一個簡單的指針就足夠了，問題很簡單，但我想動態創建對象，所以我需要存儲一個指向類的方法和方法的偏移量，我不知道這是否有效（如果偏移總是相同的等等）。

問題是C ++缺乏反射，使用反射的解釋語言中的等效代碼應如下所示（PHP中的示例）：

$actions = array
(
     "first_identifier" => array("Class1","method1"),
     "second_identifier" => array("Class2","method2"),
     "third_identifier" => array("Class3","method3")
);

while ($the_app_is_running)
{
     $id = get_identifier();

     foreach($actions as $identifier => $action)
     {
         if ($id == $identifier)
         {
             $className = $action[0];
             $methodName = $action[1];

             $object = new $className() ;

             $method = new ReflectionMethod($className , $methodName);
             $method -> invoke($object);    
         }
     }
 }

PS：是的我正在嘗試用C ++制作一個（web）MVC前端控制器。 我知道我知道為什么不使用PHP，Ruby，Python（在這里插入你最喜歡的網絡語言）等等，我只想要C ++。

Answer 1

也許你正在尋找成員函數指針 。

基本用法：

class MyClass
{
    public:
        void function();
};

void (MyClass:*function_ptr)() = MyClass::function;

MyClass instance;

instance.*function_ptr;

正如C ++ FAQ Lite中所述，使用成員函數指針時，宏和typedef會大大提高可讀性（因為它們的語法在代碼中並不常見）。

Answer 2

我在最后幾個小時寫了這些東西，並將它添加到我的有用的東西集合中。 如果您要創建的類型不以任何方式相關，最困難的是應對工廠功能。 我為此使用了boost::variant 。 你必須給它一組你想要使用的類型。 然后它將跟蹤變體中當前“活動”類型的內容。 （boost :: variant是一種所謂的歧視聯盟）。 第二個問題是如何存儲函數指針。 問題是指向A成員的指針不能存儲到指向B成員的指針。 這些類型是不兼容的。 為了解決這個問題，我將函數指針存儲在一個對象中，該對象重載了其operator()並獲取了boost :: variant：

return_type operator()(variant<possible types...>)

當然，所有類型的函數都必須具有相同的返回類型。 否則整場比賽只會毫無意義。 現在的代碼：

#include <boost/variant.hpp>
#include <boost/function.hpp>
#include <boost/bind.hpp>
#include <boost/tuple/tuple.hpp>
#include <boost/mpl/identity.hpp>
#include <boost/function_types/parameter_types.hpp>
#include <boost/function_types/result_type.hpp>
#include <boost/function_types/function_arity.hpp>
#include <boost/preprocessor/repetition.hpp>
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>

// three totally unrelated classes
// 
struct foo {
    std::string one() {
        return "I ";
    }
};

struct bar {
    std::string two() {
        return "am ";
    }
};

struct baz {
    std::string three() const {
        return "happy!";
    }
};

// The following are the parameters you have to set
//

// return type
typedef std::string return_type;
// variant storing an object. It contains the list of possible types you
// can store.
typedef boost::variant< foo, bar, baz > variant_type;
// type used to call a function on the object currently active in
// the given variant
typedef boost::function<return_type (variant_type&)> variant_call_type;

// returned variant will know what type is stored. C++ got no reflection, 
// so we have to have a function that returns the correct type based on
// compile time knowledge (here it's the template parameter)
template<typename Class>
variant_type factory() {
    return Class();
}

namespace detail {
namespace fn = boost::function_types;
namespace mpl = boost::mpl;

// transforms T to a boost::bind
template<typename T>
struct build_caller {
    // type of this pointer, pointer removed, possibly cv qualified. 
    typedef typename mpl::at_c<
        fn::parameter_types< T, mpl::identity<mpl::_> >,
        0>::type actual_type;

    // type of boost::get we use
    typedef actual_type& (*get_type)(variant_type&);

// prints _2 if n is 0
#define PLACEHOLDER_print(z, n, unused) BOOST_PP_CAT(_, BOOST_PP_ADD(n, 2))
#define GET_print(z, n, unused)                                         \
    template<typename U>                                                \
    static variant_call_type get(                                       \
        typename boost::enable_if_c<fn::function_arity<U>::value ==     \
            BOOST_PP_INC(n), U>::type t                                 \
        ) {                                                             \
        /* (boost::get<actual_type>(some_variant).*t)(n1,...,nN) */     \
        return boost::bind(                                             \
            t, boost::bind(                                             \
                (get_type)&boost::get<actual_type>,                     \
                _1) BOOST_PP_ENUM_TRAILING(n, PLACEHOLDER_print, ~)     \
            );                                                          \
    }

// generate functions for up to 8 parameters
BOOST_PP_REPEAT(9, GET_print, ~)

#undef GET_print
#undef PLACEHOLDER_print

};

}

// incoming type T is a member function type. we return a boost::bind object that
// will call boost::get on the variant passed and calls the member function
template<typename T>
variant_call_type make_caller(T t) {
    return detail::build_caller<T>::template get<T>(t);
}

// actions stuff. maps an id to a class and method.
typedef std::map<std::string, 
                 std::pair< std::string, std::string >
                 > actions_type;

// this map maps (class, method) => (factory, function pointer)
typedef variant_type (*factory_function)();
typedef std::map< std::pair<std::string,      std::string>, 
                  std::pair<factory_function, variant_call_type> 
                  > class_method_map_type;

// this will be our test function. it's supplied with the actions map, 
// and the factory map
std::string test(std::string const& id,
                 actions_type& actions, class_method_map_type& factory) {
    // pair containing the class and method name to call
    std::pair<std::string, std::string> const& class_method =
        actions[id];

    // real code should take the maps by const parameter and use
    // the find function of std::map to lookup the values, and store
    // results of factory lookups. we try to be as short as possible. 
    variant_type v(factory[class_method].first());

    // execute the function associated, giving it the object created
    return factory[class_method].second(v);
}

int main() {
    // possible actions
    actions_type actions;
    actions["first"] = std::make_pair("foo", "one");
    actions["second"] = std::make_pair("bar", "two");
    actions["third"] = std::make_pair("baz", "three");

    // connect the strings to the actual entities. This is the actual
    // heart of everything.
    class_method_map_type factory_map;
    factory_map[actions["first"]] = 
        std::make_pair(&factory<foo>, make_caller(&foo::one));
    factory_map[actions["second"]] = 
        std::make_pair(&factory<bar>, make_caller(&bar::two));
    factory_map[actions["third"]] = 
        std::make_pair(&factory<baz>, make_caller(&baz::three));

    // outputs "I am happy!"
    std::cout << test("first", actions, factory_map)
              << test("second", actions, factory_map)
              << test("third", actions, factory_map) << std::endl;
}

它使用來自boost預處理器，函數類型和綁定庫的非常有趣的技術。 可能循環復雜，但如果你得到該代碼中的鍵，那就不再需要掌握了。 如果要更改參數計數，只需調整variant_call_type即可：

typedef boost::function<return_type (variant_type&, int)> variant_call_type;

現在，您可以調用帶有int的成員函數。 以下是呼叫方面的外觀：

return factory[class_method].second(v, 42);

玩得開心！

---

如果你現在說上面的內容過於復雜，我必須同意你的觀點。 它很復雜，因為C ++ 並不是真正用於動態使用。 如果您可以在要創建的每個對象中對方法進行分組和實現，則可以使用純虛函數。 或者，您可以在默認實現中拋出一些異常（如std :: runtime_error），因此派生類不需要實現所有內容：

struct my_object {
    typedef std::string return_type;

    virtual ~my_object() { }
    virtual std::string one() { not_implemented(); }
    virtual std::string two() { not_implemented(); }
private:
   void not_implemented() { throw std::runtime_error("not implemented"); }
};

對於創建對象，通常的工廠會這樣做

struct object_factory {
    boost::shared_ptr<my_object> create_instance(std::string const& name) {
        // ...
    }
};

地圖可以通過映射將ID映射到一對類和函數名稱（與上面相同），以及映射到boost :: function的映射：

typedef boost::function<my_object::return_type(my_object&)> function_type;
typedef std::map< std::pair<std::string, std::string>, function_type> 
                  class_method_map_type;
class_method_map[actions["first"]] = &my_object::one;
class_method_map[actions["second"]] = &my_object::two;

調用該函數將如下工作：

boost::shared_ptr<my_object> p(get_factory().
    create_instance(actions["first"].first));
std::cout << class_method_map[actions["first"]](*p);

當然，通過這種方法，您可以放松靈活性（可能沒有分析）效率，但是您可以大大簡化設計。

Answer 3

像許多C ++問題一樣，這看起來像Boost的另一個應用程序。 你基本上想要存儲boost :: bind（＆Class :: member，＆Object）的結果。 [edit]使用boost :: function存儲這樣的結果很容易。

Answer 4

我認為這里最重要的一點是，你的所有方法都有相同的簽名嗎？ 如果他們這樣做，這是一個微不足道的使用boost綁定（如果你是這樣），functor是一個選項（靜態，duck類型），或只是普通的ole虛擬繼承是一個選項。 繼承目前還不流行，但它很容易理解，我不認為它使事情變得復雜，然后使用boost bind（imho最適合小型非系統函子）。

這是一個示例實現

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

using std::map;
using std::string;
using std::cout;
using std::pair;

class MVCHandler
{
public:
    virtual void operator()(const string& somekindofrequestinfo) = 0;
};

class MyMVCHandler : public MVCHandler
{
public:
    virtual void operator()(const string& somekindofrequestinfo)
    {
        cout<<somekindofrequestinfo;
    }
};

void main()
{
    MyMVCHandler myhandler;
    map<string, MVCHandler*> handlerMap;
    handlerMap.insert(pair<string, MVCHandler*>("mysuperhandler", &myhandler));
    (*handlerMap["mysuperhandler"])("somekindofrequestdata");
}

Answer 5

您可以嘗試為類使用工廠或抽象工廠設計模式，以及函數的函數指針。

當我在尋找類似問題的解決方案時，我發現了以下2個帶有實現的網頁：

廠

抽象工廠

Answer 6

如果您不想使用成員函數指針 ，則可以使用帶有類實例參數的靜態。 例如：

class MyClass
{
    public:
        void function();

        static void call_function(MyClass *instance);  // Or you can use a reference here.
};

MyClass instance;
MyClass::call_function(&instance);

這需要對編碼器進行更多的工作並導致可維護性問題（因為如果更新一個的簽名，則必須更新另一個的簽名）。

您還可以使用一個調用所有成員函數的靜態函數：

class MyClass
{
    public:
        enum Method
        {
            fp_function,
        };

        void function();

        static void invoke_method(MyClass *instance, Method method);  // Or you can use a reference here.
};

void MyClass::invoke_method(MyClass *instance, Method method)
{
    switch(method)
    {
        default:
            // Error or something here.
            return;

        case fp_function:
            instance->function();
            break;

        // Or, if you have a lot of methods:

#define METHOD_CASE(x) case fp_##x: instance->x(); break;

        METHOD_CASE(function);

#undef METHOD_CASE
    }

    // Free logging!  =D
}

MyClass instance;
MyClass::invoke_method(instance, MyClass::fp_function);

Answer 7

您還可以使用動態加載功能：

在Windows中使用GetProcAddress，在Unix中使用dlsym。

Answer 8

去主題觀察者設計模式。