从动态类型信息创建新对象

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在C++中，有没有办法查询对象的类型，然后使用该信息动态创建相同类型的新对象？

例如，假设我有一个简单的 3 类层次结构：

class Base
class Foo : public Base
class Bar : public Base

现在假设我给你一个转换为 Base 类型的对象——它实际上是 Foo 类型。 有没有办法查询类型并使用该信息稍后创建 Foo 类型的新对象？

c++ rtti
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克隆方法

查询类型并允许您从该信息构造的语言没有提供任何东西，但是您可以通过各种方式为您的类层次结构提供功能，其中最简单的是使用虚拟方法：

struct Base {
  virtual ~Base();
  virtual std::auto_ptr<Base> clone(/*desired parameters, if any*/) const = 0;
};

这做了一些稍微不同的事情：克隆当前对象。这通常是您想要的，并允许您将对象保留为模板，然后您可以根据需要克隆和修改它。

在Tronic上扩展，您甚至可以生成克隆功能。

为什么auto_ptr？所以你可以使用 new 来分配对象，使所有权转移明确，并且调用者毫不怀疑 delete 必须释放它。例如：

Base& obj = *ptr_to_some_derived;
{ // since you can get a raw pointer, you have not committed to anything
  // except that you might have to type ".release()"
  Base* must_free_me = obj.clone().release();
  delete must_free_me;
}
{ // smart pointer types can automatically work with auto_ptr
  // (of course not all do, you can still use release() for them)
  boost::shared_ptr<Base> p1 (obj.clone());
  auto_ptr<Base>          p2 (obj.clone());
  other_smart_ptr<Base>   p3 (obj.clone().release());
}
{ // automatically clean up temporary clones
  // not needed often, but impossible without returning a smart pointer
  obj.clone()->do_something();
}

对象工厂

如果你更愿意完全按照你的要求去做，并获得一个可以独立于实例使用的工厂：

struct Factory {}; // give this type an ability to make your objects

struct Base {
  virtual ~Base();
  virtual Factory get_factory() const = 0; // implement in each derived class
    // to return a factory that can make the derived class
    // you may want to use a return type of std::auto_ptr<Factory> too, and
    // then use Factory as a base class
};

许多相同的逻辑和功能可以用于克隆方法，因为 get_factory 完成一半相同的角色，返回类型（及其含义）是唯一的区别。

我也已经报道过工厂coupletimes了。您可以调整我的 SimpleFactory 类，这样您的工厂对象（由 get_factory 返回）包含对全局工厂的引用以及要传递给创建的参数（例如类的注册名称——考虑如何应用 boost::function和boost::bind使它易于使用）。

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基类创建对象副本常用的方式是添加clone方法，本质上是一个多态的拷贝构造函数。这个虚函数通常需要在每个派生类中定义，但是你可以通过使用Curiously Recurring Template Pattern来避免一些复制和粘贴：

// Base class has a pure virtual function for cloning
class Shape {
public:
    virtual ~Shape() {} // Polymorphic destructor to allow deletion via Shape*
    virtual Shape* clone() const = 0; // Polymorphic copy constructor
};
// This CRTP class implements clone() for Derived
template <typename Derived> class Shape_CRTP: public Shape {
public:
    Shape* clone() const {
        return new Derived(dynamic_cast<Derived const&>(*this));
    }
};
// Every derived class inherits from Shape_CRTP instead of Shape
// Note: clone() needs not to be defined in each
class Square: public Shape_CRTP<Square> {};
class Circle: public Shape_CRTP<Circle> {};
// Now you can clone shapes:
int main() {
    Shape* s = new Square();
    Shape* s2 = s->clone();
    delete s2;
    delete s;
}

请注意，您可以将相同的 CRTP 类用于任何在每个派生类中都相同但需要了解派生类型的功能。除了 clone() 之外，还有许多其他用途，例如双重派遣。

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只有一些 hacky 方法可以做到这一点。

第一个也是恕我直言，最丑陋的是：

Base * newObjectOfSameType( Base * b )
{
  if( dynamic_cast<Foo*>( b ) ) return new Foo;
  if( dynamic_cast<Bar*>( b ) ) return new Bar;
}

请注意，这仅在您启用了 RTTI 并且 Base 包含一些虚拟功能时才有效。

第二个更整洁的版本是在基类中添加一个纯虚克隆函数

struct Base { virtual Base* clone() const=0; }
struct Foo : public Base { Foo* clone() const { return new Foo(*this); }
struct Bar : public Base { Bar* clone() const { return new Bar(*this); }

Base * newObjectOfSameType( Base * b )
{
  return b->clone();
}

这更整洁。

一件很酷/有趣的事情是 

Foo::clone
返回一个 
Foo*
，而 
Bar::clone
返回一个 
Bar*
。您可能希望这会破坏某些东西，但由于 C++ 的一个称为协变返回类型的特性，所以一切正常。

不幸的是协变返回类型不适用于智能指针，所以使用

sharted_ptrs
你的代码看起来像这样。

struct Base { virtual shared_ptr<Base> clone() const=0; }
struct Foo : public Base { shared_ptr<Base> clone() const { return shared_ptr<Base>(new Foo(*this) ); }
struct Bar : public Base { shared_ptr<Base> clone() const { return shared_ptr<Base>(new Bar(*this)); }

shared_ptr<Base> newObjectOfSameType( shared_ptr<Base> b )
{
  return b->clone();
}
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您可以使用例如

typeid
查询一个对象的动态类型，但我不知道有什么方法可以直接从类型信息中实例化一个新对象。

但是，除了上面提到的 

clone
方法之外，您还可以使用工厂：

#include <typeinfo>
#include <iostream>

class Base
{
public:
    virtual void foo() const
    {
        std::cout << "Base object instantiated." << std::endl;
    }
};


class Derived : public Base
{
public:
    virtual void foo() const
    {
        std::cout << "Derived object instantiated." << std::endl;
    }
};


class Factory
{
public:
    static Base* createFrom( const Base* x )
    {
        if ( typeid(*x) == typeid(Base) )
        {
            return new Base;
        }
        else if ( typeid(*x) == typeid(Derived) )
        {
            return new Derived;
        }
        else
        {
            return 0;
        }
    }
};


int main( int argc, char* argv[] )
{
    Base* X = new Derived;
    if ( X != 0 )
    {
        std::cout << "X says: " << std::endl;
        X->foo();
    }

    Base* Y = Factory::createFrom( X );
    if ( Y != 0 )
    {
        std::cout << "Y says: " << std::endl;
        Y->foo();
    }

    return 0;
}

P.S.：这个代码示例的本质部分当然是

Factory::createFrom
方法。 （它可能不是最漂亮的 C++ 代码，因为我的 C++ 已经有点生疏了。工厂方法可能不应该是静态的，再三考虑。）

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我在我的项目中使用了宏来综合这样的方法。 我现在只是在研究这种方法，所以我可能是错的，但这是我的 IAllocable.hh 代码中对你的问题的回答。请注意，我使用 GCC 4.8，但我希望 4.7 适合。

#define SYNTHESIZE_I_ALLOCABLE \
    public: \
    auto alloc() -> __typeof__(this) { return new (__typeof__(*this))(); } \
    IAllocable * __IAllocable_alloc() { return new (__typeof__(*this))(); } \
    private:


class IAllocable {
public:
    IAllocable * alloc() {
        return __IAllocable_alloc();
    }
protected:
    virtual IAllocable * __IAllocable_alloc() = 0;
};

用法：

class Usage : public virtual IAllocable {

    SYNTHESIZE_I_ALLOCABLE

public:
    void print() {
        printf("Hello, world!\n");
    }
};

int main() {
    {
        Usage *a = new Usage;
        Usage *b = a->alloc();

        b->print();

        delete a;
        delete b;
    }

    {
        IAllocable *a = new Usage;
        Usage *b = dynamic_cast<Usage *>(a->alloc());

        b->print();

        delete a;
        delete b;
    }
 }

希望有帮助。

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在C++中，有什么方法可以查询对象的类型...

是的，使用 

typeid()
运算符

例如：

// typeid, polymorphic class
 #include <iostream>
 #include <typeinfo>
 #include <exception>
 using namespace std;

 class CBase { virtual void f(){} };
 class CDerived : public CBase {};

 int main () {
   try {
     CBase* a = new CBase;
     CBase* b = new CDerived;
      cout << "a is: " << typeid(a).name() << '\n';
     cout << "b is: " << typeid(b).name() << '\n';
     cout << "*a is: " << typeid(*a).name() << '\n';
     cout << "*b is: " << typeid(*b).name() << '\n';
    } catch (exception& e) { cout << "Exception: " << e.what() << endl; }
    return 0;
  }

输出：

a is: class CBase *
b is: class CBase *
*a is: class CBase
*b is: class CDerived

如果类型 typeid 评估的是一个指针，前面有取消引用运算符 (*)，并且此指针具有空值，则 typeid 抛出 bad_typeid 异常

阅读更多......

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class Base
{
public:
 virtual ~Base() { }
};

class Foo : public Base
{

};

class Bar : public Base
{

};

template<typename T1, typename T2>
T1* fun(T1* obj)
{
 T2* temp = new T2();
 return temp;
}

int main()
{
  Base* b = new Foo();
  fun<Base,Foo>(b);
}
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当有非常多的类派生自同一个基类时，这段代码将使您不必在每个类中都包含克隆方法。这是一种更方便的克隆方式，涉及模板和中间子类。如果层次结构足够浅，这是可行的。

struct PureBase {
    virtual PureBase* Clone() {
        return nullptr;
    };
};

template<typename T>
struct Base : PureBase {
    virtual PureBase* Clone() {
        return new T();
    }
};

struct Derived : Base<Derived> {};

int main() {
    PureBase* a = new Derived();
    PureBase* b = a->Clone(); // typeid(*b) == typeid(Derived)
}
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