如何反序列化多态类？

Question

我有一个抽象的基类 User，被 Student 和 Professor 继承。 User 中有用于向文件中写入数据（序列化）的虚函数，派生类对其进行了重写。

void Student::write(std::ofstream& ofs) const {
    ofs << typeid(*this).raw_name() << id << "," << get_name() << "," << get_surname() << ",";
}

void Professor::write(std::ofstream& ofs) const {
    ofs << typeid(*this).raw_name() << title << "," << get_name() << "," << get_surname() << ",";
}

它还具有从文件读取（反序列化）的功能。问题是，当我从文件中读取 typeid（* this）.raw_name（） 时，我不知道如何访问 Student 或 Professor ，以便我可以实例化其中之一。 我正在使用模板数据结构类，所以无法明确检查。

    template <typename T>
    class UndirectedGraph { ...

        void for_each_DFS(int vertex, const std::function<void(const T&)>& func) const {
            for (const auto value : *nodes.at(vertex))
                func(value);
        }

        void for_each_DFS(int vertex, const std::function<void(T&)>& func) {
            for (auto value : *nodes[vertex])
                func(value);
        }

        virtual void write(std::ofstream& ofs) const override {
            if (std::is_pointer<T>::value)
                for_each_DFS(0, [&ofs](const T& obj) { ofs << *obj; });
            else
                for_each_DFS(0, [&ofs](const T& obj) { ofs << obj; });
        }

        virtual void read(std::ifstream& ifs) override {
            std::string type;
            for_each_DFS(0, [&ifs](T& obj) { 
                // here I get that info, but how do I use it do declare type of derived class?
                std::getline(ifs, type, ','); 
                ifs >> obj;
            });
        }
    }

- qu4lizz

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我认为你需要一个像这样的工厂函数：std::unique_ptr<User*> create_user(const std::string& type);，实现是一系列的 if，然后 User 实例可以完成其解析。 - MatG

这实际上是一个非常复杂的主题。我会在每个派生类中使用一些静态元数据（名称字符串、创建对象函数和删除对象函数）和一些基类中的静态元数据（指向派生元数据的指针向量）。然后，我将通过搜索基类元数据来查找创建函数。auto name = ReadName（...）; auto metadata = Base :: GetMetadata（name）; auto * obj = metadata-> createObj（）; obj-> read（...）; - Osyotr

多态对象很难序列化，因为它们本质上不是值类型。如果您想像值一样处理它们，您必须将它们封装在行为类似于值的类型擦除类中。一旦您完成了这个过程，您就会有一个很好的想法如何序列化它们。请参阅Sean Parent的"Inheritance is the base class of Evil"。话虽如此，Boost.Serialization通过多态指针进行序列化的努力是英勇的。 - alfC

Answer 1

这里是一种可能的解决方案，使用 std::any 和 std::type_index。

#include <any>
#include <string>
#include <typeinfo>
#include <typeindex>
#include <unordered_map>

class A {};
class B {};

template<typename T>
std::string write(){
    static const std::unordered_map<std::type_index, std::string> kTypeNames{{typeid(A), "A"}, {typeid(B), "B"}};
    return kTypeNames.at(typeid(T));
}

std::any read(const std::string& s){
   if(s == "A") return A{};
   if(s == "B") return B{};
   return {};
}

- Deev