如何实现一个支持模板协变的通用工厂？

Question

如何在C++14中实现一个支持模板协变的通用工厂？

我想要实现类似于这样的功能：

std::shared_ptr<Factory<BaseClass>> factory = 
    std::make_shared<Factory<DerivedClass>>();

auto x = factory->create(arg1, arg2, arg3);

请注意，在factory->create中，您可以向DerivedClass构造函数传递任何参数。可以假设BaseClass构造函数和DerivedClass相同。

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为了避免XY问题，我需要这个是因为我想使用依赖注入（boost::di）来实现最大的可测试性。

例如，如果有一个类A创建Socket实例，我希望它依赖于Factory<ISocket>服务。在实际代码中，我将注入Factory<Socket>，在测试代码中，我将注入Factory<Mock<ISocket>>，这样我就可以在不实际创建真正的socket的情况下测试A类。

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这是我的当前尝试：

template <typename T>
struct BaseFactory {
    virtual std::unique_ptr<T> create() = 0;
};

template <typename TInterface, typename TImplementation>
struct Factory : public BaseFactory<TInterface> {
    virtual std::unique_ptr<TInterface> create() override {
        return std::make_unique<TImplementation>();  
    }
};

当前的用法类似于：

std::shared_ptr<BaseFactory<ISocket>> factory = 
    std::make_shared<Factory<ISocket, Socket>>();

auto x = factory->create();

虽然不是理想的（你需要在Factory中指定基类），但对我来说这种用法还可以，而且它有效。

接下来我需要添加的是对构造函数参数的支持。我尝试将可变模板添加到create中：

template <typename ...TArgs>
virtual std::unique_ptr<T> create() = 0;

...但是看起来你不能在模板中使用虚方法。

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• 我走的方向正确吗？
• 如果是，我应该如何在我的实现中添加支持构造函数参数？

谢谢！

- Alon Gubkin

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我很困惑。这段代码是否应该能够编译？由于create()是一个无返回值的函数，我不知道如何让它与父类有相同的返回类型来使虚函数正常工作。 - uh oh somebody needs a pupper

@sleeptightpupper，抱歉，现在清楚了吗？ - Alon Gubkin

派生的factory的create方法需要是虚函数吗？ - uh oh somebody needs a pupper

@sleeptightpupper 不一定 - Alon Gubkin

@sleeptightpupper，将工厂的create方法设置为非虚函数有何帮助？请记住，我想能够调用BaseFactory<ISocket>::create()并获得一个Mock<ISocket>（或Socket）对象。 - Alon Gubkin

Answer 1

这是关于boost::di的解决方案：

http://boost-experimental.github.io/di/extensions/index.html#factory

- Alon Gubkin

Answer 2

好的，我找到了一个解决方案，但它不太美观：

template <typename T, typename ...TArgs>
struct BaseFactory {
    virtual std::unique_ptr<T> create(TArgs&&... args) = 0;
};

template <typename TInterface, typename TImplementation, typename ...TArgs>
struct Factory : public BaseFactory<TInterface, TArgs...> {
    virtual std::unique_ptr<TInterface> create(TArgs&&... args) override {
        return std::make_unique<TImplementation>(std::forward<TArgs>(args)...);
    }
};

using ISocketFactory = BaseFactory<ISocket, int>;
using SocketFactory = Factory<ISocket, Socket, int>;

int main() {
    std::shared_ptr<ISocketFactory> socket_factory = 
        std::make_shared<SocketFactory>();

    std::unique_ptr<ISocket> socket = socket_factory->create(1234);
    socket->read();
    socket->write();
}

这个想法是在BaseFactory和Factory模板中传递实现类的构造函数参数。在这种情况下，Socket的构造函数应该如下所示：

Socket(int n);

您有没有想过如何优化这个代码？（减少样板代码）

- Alon Gubkin