以boost factory & boost function实现对象工厂设计模式

来源:互联网 发布:疯狂java讲义好不好 编辑:程序博客网 时间:2021/04/12 14:56

 

工厂对象模式简介

在GoF的《设计模式》一书中,对Factory Method/Object Method 意图描述如下:

定义一个用于创建对象的接口,让子类决定实例化是哪一个类。 Factory Metho是一个类的实例化延迟到其子类。

其结构图如下:

ObjectFactory

其中, 类 Product 定义了一类对象的接口。 ConcreteProduct 实现 Product 的接口。 Creator是工厂方法的包装器。ConcreteCreator 类实现Creator的接口。基于以上结构,每个ConcreteProduct必须带有一个 ConcreteCreator, 用来产生特定的ConcreteProduct。

这种实现的缺点,在《设计模式》一书中也提到过一点 是客户可能仅仅想创建一个特定的 ConcreteProduct 对象,但必须额外创建 Creator 的子类。 在ConcreteProduct 的演化上造成额外的工作量。 另一点从代码简洁之道角度来看,每一个 ConcreteCreator 的实现都几乎一样,就像一幕幕乏味的样板戏,简直就是鸡肋。

那么如何改进呢?

 

用boost factory & boost function实现对象工厂

 

文件:ObjectFactory.h

 

  

 

以上代码中,模板ObjectFactor接收两个参数,第一个参数IdType是用来标识是哪种子类对象的关键字。ObjectType是基类对象类型。也就是上面结构图中的Product。为了实现创建ConcreteProduct对象的方法,我们需要获得每个子类对象的构造函数信息,通过RegisterObjectCreator方法我们将子类对象的构造函数信息保存在工厂中。  那么哪种数据结构表示构造函数信息呢? 通过普通函数指针,好像行不通。在这里我们用到了 boost::function,它可以将任意的函数信息封装到function object对象中,从而可以实现赋值,调用等操作。

以上工厂实现中我们将任意类型的默认构造函数信息用 boost::function 进行封装,表示成 typedef boost::function< ObjectType* () > CreatorType;

后面我们就是建一张表来关联IdType与它所对应ConcreteProduct的构造函数信息。这里我们直接用 std::map关联容器来存储。

RegisterObjectCreator用于注册ConcreteProduct对象的构造函数信息。

MakeObject用于根据传入的IdType来生成对应的ConcreteProduct对象。注意这一句 (iter->second)(); 它返回指向ObjectType对象的指针。  实际上iter->second返回是一个CreatorType 类型函数对象,对一个函数对象进行()调用。因为CreatorType是对构造函数的封装,因此实际上是调用ConcreteProduct的构造函数生成一个ConcreteProduct对象。 后面会看到 CreatorType 是我们用 boost::factory 封装的,它默认会调用new操作符从堆上构造一个ConcreteProduct对象。

 

 

如何使用对象工厂

 

我们来实现GoF Factory Method结构图中类似的代码。

首先我们定义几个类:

Product                  --  产品类接口封装,定义了类对象的接口。

ConcreteProductA  --  具体的产品A,该类 实现 Product 的接口。

ConcreteProductB  --  具体的产品B,该类 实现 Product 的接口。

文件:Product.h

 

 

 

文件:ConcreteProductA.h

  

 

文件:ConcreteProductB.h

 

 

 

下面我们来测试上面的对象工厂。

文件: Main.cpp

 

  

 

在以上测试中,我们首先生成一个对象工厂,这里我们以std::string作为IdType来标示是哪种类型的ConcreteProduct。

然后向工厂中注册具体类的构造方法: productFactory.RegisterObjectCreator("PRODUCT_A", boost::factory<ConcreteProductA *>() ); 注意:这里用到了boost::factory,它可以将 new 表达式封装成函数对象(function object),  这也正式我们工厂的注册方法所需要的参数。

后面我们调用对象工厂的MakeObject来生成我们期望的ConcreteProduct对象。 我们用一个字符串来标识要生成哪种类型的ConcreteProduct对象。同时我们将返回的对象指针保存在 shared_ptr中,从而实现对象的自动管理。 类型Product_ptr的定义为: typedef boost::shared_ptr<Product> Product_ptr;  它是对Product接口的智能指针封装。

最后,就是展示多态行为的时候了,我们调用不同ConcreteProduct对象的DoSomething来演示。运行效果如下:

 捕获

 

限制说明:

1. 本文只是实现了带有默认构造函数的对象工厂。 如果你愿意也可以实现带有多个参数构造函数的对象工厂。

2. ObjectFactory 也可以实现为Singleton模式,根据个人需要吧,本文的重点不在这里。

 

参考资料:

1.  《设计模式可复用面向对象软件的基础》/ Design Patterns:Elements of Reusable Object-Oriented software  GoF

2. 《C++_设计新思维》 / Modern C++ Design    Andrei Alexandrescu

3.  Boost.Functional/Factory document             Tobias Schwinger

4. Boost.Function document                              Douglas Gregor