派生类中的反射工厂C++无法访问受保护的方法

Reflective Factory in C++ Derived class unable to access protected methods?

本文关键字:访问 受保护 方法 工厂 反射 派生 C++      更新时间:2023-10-16

受到回答Johannes Schaub的回答的启发,我试图实现一个反射工厂。这个想法是,您可以通过将类的名称传递给一个方法来创建对象,该方法在堆上创建相关对象并返回指向公共基类的指针。如有必要,使用 dynamic_cast 和 RTTI,可以将对象转换回其原始类型。应该能够使用反射工厂,如下所示:

// Base is the base class of all objects to create.
class Factory: public AbstractFactory<Base>
{
public:
    Factory()
    {
        m_map["DerivedA"] = &AbstractFactory::createInstance<DerivedA>;
        m_map["DerivedB"] = &AbstractFactory::createInstance<DerivedB>; 
    }
};
int main()
{
    Factory factory;
Base *a = factory.Create("DerivedA");
DerivedA *aa = dynamic_cast<DerivedA*>(a);
    // etc..
}

到目前为止,我得到了这个工作。但是,下面的代码有两个主要问题。它很丑陋,如果我使抽象工厂的方法受到保护,它会抱怨它无法访问createInstance()方法。这是我不明白的。根据定义,派生类应该能够访问基类的受保护方法。我在VS 2008中测试了代码。进一步说明:我知道基类并不是真正抽象的,因为它不包含纯虚函数。我知道std::function,但到目前为止我还没有使用它。也许我将来会这样做。

#include <iostream>
#include <map>
#include <typeinfo>
#include <string>
struct Base
{
    virtual std::string SayHello() = 0;
};
struct DerivedA: public Base
{
    virtual std::string SayHello() 
    {
        return "Hello from DerivedA";
    }
};
struct DerivedB: public Base
{
    virtual std::string SayHello() 
    {
        return "Hello form DerivedB";
    }
};
/**
 * @brief Reflective Factory class. Creates objects of classes which derive from
 *        a common base class.
 *
 */
template<class BASE_T>
struct AbstractFactory
{
// Macro to call ptrs to member functions as recommended in the C++ FAQ lite.
// http://www.parashift.com/c++-faq-lite/pointers-to-members.html
#define CALL_MEMBER_FN(object, ptrToMember) ((object).*(ptrToMember))
    // Recall funcion ptr syntax for members: ReturnType (class::*) (Arguments)
    // using a typedef makes it easier..
    typedef BASE_T*  (AbstractFactory::*func_ptr_type) ();
    // retType^ ClassName^ AliasName^  Arguments^
    typedef std::map<std::string, func_ptr_type> map_type;
    template<typename DERIVED_T> 
    BASE_T * createInstance() 
    { return new DERIVED_T; }
    map_type m_map;
    /**
     * @brief Creates an object from a class with the name given as string.             
     */
    BASE_T * Create(std::string className)
    {
        // Note the last () at the end.
        return CALL_MEMBER_FN(*this, m_map[className])();
    }
#undef CALL_MEMBER_FN
};
class Factory: public AbstractFactory<Base>
{
public:
    Factory()
    {
        m_map["DerivedA"] = &AbstractFactory::createInstance<DerivedA>;
        m_map["DerivedB"] = &AbstractFactory::createInstance<DerivedB>; 
    }
};
int main()
{
    Factory factory;
    Base *a = factory.Create("DerivedA");
    DerivedA *aa = dynamic_cast<DerivedA*>(a);
    std::cout << typeid(a).name()  << std::endl;
    std::cout << typeid(*a).name()  << std::endl;
    std::cout << typeid(aa).name() << std::endl;
    std::cout << aa->SayHello() << std::endl;
    std::cin.get();
    return 0;
}

更新

我使用 VS 2008 得到的确切错误是(在德语中,对不起不是我的选择......

1>------ Erstellen gestartet: Projekt: ReflectiveFactory, Konfiguration: Debug Win32 ------
1>Kompilieren...
1>main.cpp
1>.main.cpp(82) : error C2248: "AbstractFactory<BASE_T>::createInstance": Kein Zugriff auf protected Member, dessen Deklaration in der AbstractFactory<BASE_T>-Klasse erfolgte.
1>        with
1>        [
1>            BASE_T=Base
1>        ]
1>        .main.cpp(55): Siehe Deklaration von 'AbstractFactory<BASE_T>::createInstance'
1>        with
1>        [
1>            BASE_T=Base
1>        ]
1>.main.cpp(83) : error C2248: "AbstractFactory<BASE_T>::createInstance": Kein Zugriff auf protected Member, dessen Deklaration in der AbstractFactory<BASE_T>-Klasse erfolgte.
1>        with
1>        [
1>            BASE_T=Base
1>        ]
1>        .main.cpp(55): Siehe Deklaration von 'AbstractFactory<BASE_T>::createInstance'
1>        with
1>        [
1>            BASE_T=Base
1>        ]

最终用户必须可以访问 Create 方法,这意味着该方法要么在 AbstractFactorypublic,要么移动到 Factory 并在那里公开。AbstractFactory中的其余代码可以受到保护。

似乎只有 gcc 接受代码(clang++,comeau 拒绝它),它可以被理所当然地拒绝(我必须研究标准)。无论如何,一个简单的解决方法是创建一个帮助程序函数,该函数将为你提供成员函数指针:

template <typename B>
template <typename D>
AbstractFactory<B>::func_ptr_type AbstractFactory<B>::getCreateInstancePtr() const {
   return &AbstractFactory<B>::createInstance<D>;
}

AbstractFactory模板的这个模板成员方法可以受到保护,因为你在实际Factory中直接在自己的基础上调用它:

Factory::Factory() {
        m_map["DerivedA"] = getCreateInstancePtr<DerivedA>();
        m_map["DerivedB"] = getCreateInstancePtr<DerivedB>();
}

与标准核对后:

11.5p1 [类保护]

除非形成指向成员的指针 (5.3.1),否则访问必须通过 指向派生类本身(或从该类派生的任何类)的指针、引用或对象 (5.2.5)。如果访问要形成指向成员的指针,则嵌套名称说明符应命名派生类(或从该类派生的任何类)。

也就是说,表达式m_map["DerivedA"] = &AbstractFactory::createInstance<DerivedA>;不正确,而m_map["DerivedA"] = &Factory::createInstance<DerivedA>;是正确的(关于访问说明符,但不是类型,左侧是B* (AbstractFactory<B>::*)( std::string ),右侧是B* (Factory::*)( std::string ),因此分配将失败。

这与其他任何地方的protected语义配合得很好,特别是无法访问您自己的基本子对象以外的受保护成员:

class base {
protected:
   int x;
};
struct derived : base {
   static void f( base& b ) {
      b.x = 5;                 // Error: cannot access base::x from this context
   }
};