在沒有RTTI的情況下通過中央管理器管理各種班級

Question

我有一個設計問題已經困擾了我一段時間，但是我找不到一個好的（從OOP角度來看）解決方案。 語言是C ++，我一直回到RTTI-通常被稱為不良設計的指標。

假設我們有一組不同種類的模塊，它們被實現為不同的類。 每種模塊都有一個定義的接口，但是實現可能會有所不同。 因此，我的第一個想法是為每種模塊（例如IModuleFoo，IModuleBar等）及其單獨的實現創建一個接口（純抽象）類。 到現在為止還挺好。

class IModuleFoo {
  public:
    virtual void doFoo() = 0;
};

class IModuleBar {
  public:
    virtual void doBar() = 0;
};

另一方面，我們有一組（應用程序）類，每個類都使用幾個模塊，但只能通過接口使用-甚至模塊本身也可以使用其他模塊。 但是，所有應用程序類將共享相同的模塊池。 我的想法是為所有模塊創建一個管理器類（ModuleManager），應用程序類可以查詢它們所需的模塊類型。 可用的模塊（以及具體的實現）是在管理器初始化期間設置的，可能會隨時間而變化（但這並不是我提出的問題的一部分）。

由於不同模塊種類的數量很可能大於10，並且隨着時間的推移可能會增加，因此我認為不適合單獨存儲指向它們的引用（或指針）。 此外，管理器可能需要在所有托管模塊上調用幾個功能。 因此，我創建了另一個接口（IManagedModule），其好處是現在可以使用IManagedModules的容器（列表，集合等）將它們存儲在管理器中。

class IManagedModule {
  public:
    virtual void connect() = 0;
    { ... }
};

結果是，要管理的模塊需要繼承自IManagedModule和其類型的適當接口。

但是當我想到ModuleManager時，事情變得很難看。 可以假設每次存在最多每種模塊類型的一個實例。 因此，如果可以做這樣的事情（其中manager是ModuleManager的實例），那么一切都會很好：

IModuleFoo* pFoo = manager.get(IModuleFoo);

但我很確定事實並非如此。 我還考慮過基於模板的解決方案，例如：

IModuleFoo* pFoo = manager.get<IModuleFoo>();

那可能行得通，但是如果我只有一組IManagedModules，我不知道如何在管理器中找到合適的模塊-當然，這是不使用RTTI的。

一種方法是為IManagedModule提供虛擬的getId（）方法，依靠實現為每種模塊使用非歧義ID，並自行進行指針轉換。 但這只是重新發明輪子（即RTTI），並且在實現類中需要進行大量訓練（提供正確的id等），這是不希望的。

長話短說-問題是，這里是否真的沒有解決RTTI的方法，在這種情況下，RTTI甚至可能是一個有效的解決方案，或者是否存在一種更好的（更清潔，更安全的...）設計，可以顯示出相同的靈活性（例如，應用程序類和模塊類之間的松散耦合...）？ 我有想念嗎？

Answer 1

聽起來您正在尋找與COM的QueryInterface類似的東西。 現在，您不需要完全實現COM，但是基本原理仍然存在：您擁有一個帶有虛函數的基類，並向其傳遞了一個標識符，該標識符指定了所需的接口。 然后，虛擬函數將查看它是否可以實現該接口，如果可以，則將指針傳遞回該接口。

例如：

struct IModuleBase {
    // names changed so as not to confuse later programmers with true COM
    virtual bool LookupInterface(int InterfaceID, void **interfacePtr) = 0;

    // Easy template wrapper
    template<typename Interface>
    Interface *LookupInterface() {
        void *ptr;
        if (!LookupInterface(Interface::INTERFACE_ID, &ptr)) return NULL;
        return (Interface *)ptr;
    }
};

struct IModuleFoo : public IModuleBase {
    enum { INTERFACE_ID = 42 };
    virtual void foo() = 0;
};

struct SomeModule : public IModuleFoo {
    virtual bool LookupInterface(int interface_id, void **pPtr) {
        switch (interface_id) {
            case IModuleFoo::INTERFACE_ID:
                *pPtr = (void*)static_cast<IModuleFoo *>(this);
                return true;
            default:
                return false;
        }
    }

    virtual void foo() { /* ... */ }
};

這有點笨拙，但是還算不錯，沒有RTTI，除了這樣的方法之外，您別無選擇。

Answer 2

我認為bdonlan的建議是好的，但是要求每種模塊類型聲明一個不同的INTERFACE_ID都是維護上的麻煩。 通過使每種模塊類型聲明一個靜態對象並將其地址用作ID，可以自動實現區別：

struct IModuleFoo : public IModuleBase {
    static char distinct_;        // Exists only to occupy a unique address
    static const void *INTERFACE_ID;
    virtual void foo() = 0;
};

// static members need separate out-of-class definitions
char IModuleFoo::distinct_;
const void *IModuleFoo::INTERFACE_ID = &distinct_;

在這種情況下，我們使用void *作為接口ID類型，而不是int或枚舉類型，因此某些其他聲明中的類型將需要更改。

同樣，由於C ++中的古怪之處，盡管INTERFACE_ID值被標記為const ，但其“常量”不足以用於switch語句（或數組大小聲明或少數其他地方）中的case標簽，因此您需要將switch語句更改為if 。 如該標准第5.19節所述， case標簽需要一個整數常量表達式 ，大致來說，編譯器可以通過查看當前翻譯單元來確定該常量表達式 。 而INTERFACE_ID僅僅是一個常量表達式 ，其值直到鏈接時間才能確定。