制作一个使用模板创建类或子类对象的函数答案

【问题标题】：Making a function that creates an object of a class OR child class using templates制作一个使用模板创建类或子类对象的函数
【发布时间】：2019-12-09 03:26:16
【问题描述】：

我有一个名为Menu 的父类，它负责将其属性以格式化的方式显示到控制台。我还有一些 Menu 类的子类，它们可以以不同的方式显示附加信息或相同信息。下面是一些示例代码：

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

// Using just to make below code shorter for SO
using std::cout, std::string, std::vector;


class Menu
{
protected:
    string m_title;
    vector<string> m_options;
    string m_prompt;

public:
    Menu(string title, vector<string> options, string prompt = "Enter: ") :
        m_title(title), m_options(options), m_prompt(prompt)
    {}

    /**
     Displays the members of this object in a formatted way
    */
    virtual void run() const
    {
        // Display title
        cout << m_title << '\n';

        // Make a dashed underline
        for (const auto& ch : m_title)
        {
            cout << '-';
        }
        cout << "\n\n";

        // Display options
        for (int i = 0; i < m_options.size(); i++)
        {
            cout << '(' << (i + 1) << ") " << m_options.at(i) << '\n';
        }
        cout << '\n';

        // Display prompt
        cout << m_prompt << std::flush;
    }
};

/**
 Subclass of menu; allows for an "info" line below the title underline that
 gives instruction to the user
*/
class DescMenu : public Menu
{
private:
    string m_info;

public:
    DescMenu(string title, string info, vector<string> options, 
        string prompt = "Enter: ") : Menu(title, options, prompt),
        m_info(info)
    {}

    void run() const override
    {
        cout << m_title << '\n';
        for (const auto& ch : m_title)
        {
            cout << '-';
        }

        // Display extra info
        cout << '\n' << m_info << '\n';

        for (int i = 0; i < m_options.size(); i++)
        {
            cout << '(' << (i + 1) << ") " << m_options.at(i) << '\n';
        }
        cout << '\n';

        cout << m_prompt << std::flush;
    }
};

/**
 A trivial subclass of menu; does not display the dashed underline under title
*/
class NoDashMenu : public Menu
{
public:
    NoDashMenu(string title, vector<string> options, 
        string prompt = "Enter: ") : Menu(title, options, prompt)
    {}

    void run() const override
    {
        cout << m_title << "\n\n";

        for (int i = 0; i < m_options.size(); i++)
        {
            cout << '(' << (i + 1) << ") " << m_options.at(i) << '\n';
        }
        cout << '\n';

        cout << m_prompt << std::flush;
    }
};

我还有一个名为ConsoleUI 的类，它管理Menu 以及一些其他对象（其他类型）。为了节省不需要创建的菜单的内存，我目前将此类的Menu 属性作为std::unique_ptr<Menu> 在用户访问给定菜单时重新分配（例如，游戏中的菜单用于商店，或餐厅的菜单，或书店的选择列表等）。 ConsoleUI 类管理实现这些特定的菜单。

为了使这更容易处理，我不想每次想进入新菜单时都输入“m_menu = std::make_unique<DescMenu>(DescMenu("Title", { "option1", "option2", "option3" }, "Prompt: "));”，而是想在类中创建一个私有方法，该方法可以接收所需数量的参数对于需要创建的对象，然后根据参数构造的对象将m_menu重新分配给Menu对象（或其子对象之一）。我还希望不必为每个对象类型的每个构造函数指定重载。对于一个概念示例，这里是一些示例代码及其构建错误（在末尾注释）：

#include <memory> /* This is line 108 and comes after the code above (for build log reference) */

class ConsoleUI
{
private:
    using Menu_ptr = std::unique_ptr<Menu>;

    Menu_ptr m_menu;
    string   m_other1;
    unsigned m_other2;
    double   m_other3;

    template <typename MenuTy, typename... ConArgs>
    /**
     Makes a 'Menu' object or child-class object with the given parameters

     @returns A reference to the newly created menu
    */
    const Menu& reassign_menu(ConArgs... constructor_args)
    {
        m_menu = std::make_unique<MenuTy>(MenuTy(constructor_args...));
        return *m_menu;
    }

public:
    /* ... Constructor Here ... */

    void ShopMenu() const
    {
        //
        // IntelliSense detects the following error for the below code:
        // ------------------------------------------------------------
        //    no instance of function template "ConsoleUI::reassign_menu" 
        //    matches the argument list -- argument types are: (const char [5], 
        //    const char [33], {...})
        //
        reassign_menu<DescMenu>(
            "Shop", 
            "Select something you want to buy", 
            { "Cereal", "Bowl", "Knife", "Gun", "Steak" }
        ).run();

        /* ... Collect input, etc ... */
    }

    void BookStoreMenu() const
    {
        //
        // Same IntelliSense error below...
        //
        reassign_menu<NoDashMenu>(
            "Book Store",
            { "Harry Potter", "Narnia", "Check the back ;)" }
        ).run();

        /* ... Do more stuff ... */
    }
};


//
// g++ build log (autogenerated via Code Runner on VS Code):
//    
//    PS C:\Dev\C++\Others\DevBox\Testing> cd "c:\Dev\C++\Others\DevBox\Testing\src\" ; if ($?) { g++ -std=c++17 TestScript.cpp -o TestScript } ; if ($?) { .\TestScript }
//    TestScript.cpp: In member function 'void ConsoleUI::ShopMenu() const':
//    TestScript.cpp:148:9: error: no matching function for call to 'ConsoleUI::reassign_menu<DescMenu>(const char [5], const char [33], <brace-enclosed initializer list>) const'
//             ).run();
//             ^
//    TestScript.cpp:126:17: note: candidate: 'const Menu& ConsoleUI::reassign_menu(ConArgs ...) [with MenuTy = DescMenu; ConArgs = {}]'
//         const Menu& reassign_menu(ConArgs... constructor_args)
//                     ^~~~~~~~~~~~~
//    TestScript.cpp:126:17: note:   candidate expects 0 arguments, 3 provided
//    TestScript.cpp: In member function 'void ConsoleUI::BookStoreMenu() const':
//    TestScript.cpp:161:9: error: no matching function for call to 'ConsoleUI::reassign_menu<NoDashMenu>(const char [11], <brace-enclosed initializer list>) const'
//             ).run();
//             ^
//    TestScript.cpp:126:17: note: candidate: 'const Menu& ConsoleUI::reassign_menu(ConArgs ...) [with MenuTy = NoDashMenu; ConArgs = {}]'
//         const Menu& reassign_menu(ConArgs... constructor_args)
//                     ^~~~~~~~~~~~~
//    TestScript.cpp:126:17: note:   candidate expects 0 arguments, 2 provided
//

显然这不起作用，所以我很好奇是否有办法做到这一点。此外，如果有人有更好的想法来管理 ConsoleUI 中的菜单系统，我会喜欢 cmets 中的建议或答案，这也提供了一种方法来做我最初要求的事情（或解释为什么它不是不可能）。

【问题讨论】：

"使用只是为了让下面的代码缩短 SO" - 请不要这样做，尤其是对于 SO。 :)
这里的代码太多了。只需查看 minimal reproducible example 以获取有关代码示例外观的指南。

标签： c++ oop templates polymorphism generic-programming

【解决方案1】：

这里的问题是括号初始化列表{...}，它不适用于类型推导。

一种可能的解决方案是明确说明：

reassign_menu<DescMenu>(
    "Shop", "Select something you want to buy", 
    std::vector<std::string>{"Cereal", "Bowl", "Knife", "Gun", "Steak"}
).run();

另一种选择是更改构造函数中的参数顺序，并将std::initializer_list 设为第一个参数：

DescMenu(std::vector<std::string> options, std::string title, std::string info,
         std::string prompt = "Enter: ") : ...

template<typename MenuTy, typename... Args>
const Menu& reassign_menu(std::initializer_list<std::string> il, Args... args) {
    m_menu = std::make_unique<MenuTy>(il, args...);
    return *m_menu;
}

...

reassign_menu<DescMenu>({"Cereal", "Bowl", "Knife", "Gun", "Steak"},
    "Shop", "Select something you want to buy").run();

后一种方法在标准库中被广泛使用。比如std::optional<T>::emplace的声明。

补充说明：

如果您想对std::initializer_list 类型进行通用化（将其设为T），请注意std::vector<std::string> 不能直接从std::initializer_list<const char*> 构造。您可以使用带有一对迭代器的构造函数：std::vector<std::string>(il.begin(), il.end())。
std::make_unique<MenuTy>(MenuTy(args...)); 可以简化为 std::make_unique<MenuTy>(args...);。
ShopMenu() 和 BookStoreMenu() 被标记为 const。您不能在这些函数中修改m_menu。 const 应被删除（或 m_menu 应改为 mutable）。

【讨论】：