带有自定义类的 std::map 具有不断变化的封装数据类型

问题描述

我正在尝试编写一个通用的参数处理类，其中每个参数都有一个名称、描述和值，它们封装在一个派生自公共 ParameterInterface 的类中。下面是它的定义，然后是两个具体的参数实现

struct ParameterInterface {
  virtual ~ParameterInterface() = default;
  virtual std::string getName() const = 0;
  virtual std::string getDescription() const = 0;
  double getValue() { return _data; }
  friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os,const ParameterInterface& pInterface)
  {
      os << pInterface._data;
      return os;
  }
protected:
  double _data;
};

struct Parameter1 : public ParameterInterface {
  Parameter1(double data) {
    this->_data = data;
  }
  virtual std::string getName() const final { return _name; }
  virtual std::string getDescription() const final { return _description; }
private:
  const std::string _name = "Parameter1";
  const std::string _description = "Description of Parameter1";
};

struct Parameter2 : public ParameterInterface {
  Parameter2(double data) {
    this->_data = data;
  }
  virtual std::string getName() const final { return _name; }
  virtual std::string getDescription() const final { return _description; }
private:
  const std::string _name = "Parameter2";
  const std::string _description = "Description of Parameter2";
};

目标是将所有这些参数存储在一个 ParameterManager 类中，每个参数在创建过程中都会注册到该类中。以下实现负责处理：

struct ParameterManager {
  template <class T,class... Args>
  void createParameter (Args &&... args) {
    static_assert(std::is_base_of<ParameterInterface,T>::value,"T must derive from ParameterInterface");

    auto obj = std::make_unique<T>(std::forward<Args>(args)...);
    std::string name = obj->getName();
    auto result = _parameters.emplace(std::move(name),std::move(obj));
    assert(result.second == true);
  }

  void printAllParametersInList() {
    for (const auto &entry : _parameters) {
      std::cout << entry.first << " (" << entry.second->getDescription() << "): ";
      std::cout << entry.second->getValue() << std::endl;
    }
  }

private:
  std::map<std::string,std::unique_ptr<ParameterInterface>> _parameters;
};

（归功于 Darhuuk，他提供了对 ParameterManager here 的稍微修改的实现）。

这很有效，我可以像这样调用我的主函数：

int main() {
  ParameterManager manager;
  manager.createParameter<Parameter1>(3.14);
  manager.createParameter<Parameter2>(2.71);

  manager.printAllParametersInList();
  return 0;
}

每个参数都移动到 std::map 中的 ParameterManager 中，我可以通过 printAllParametersInList() 方法打印所有值。如果我只将 double 视为存储数据的类型，这很好用。我如何能够在同一个地图中存储不同的元素？即，以下显示了主函数所需的行为：

int main() {
  ParameterManager manager;
  manager.createParameter<Parameter1>(3.14); // type still double
  manager.createParameter<Parameter2>(42); // Now of type int
  manager.createParameter<Parameter3>("string argument"); // class Parameter3 would need to be defined here first (similarily to the Parameter1 and Parameter2 class).

  manager.printAllParametersInList();
  // should print:
  // Parameter1 (Description of Parameter1): 3.14
  // Parameter2 (Description of Parameter2): 42
  // Parameter3 (Description of Parameter3): string argument
  
  return 0;
}

这是我尝试/想到的：

模板 ParameterInterface。然后这需要 ParameterManager 接受模板参数，因为它构成了 std::map<std::string,std::unique_ptr<ParameterInterface<Type>>> _parameters 定义签名的一部分。我现在可以实例化 ParameterManager 的不同实例，但每个实例仍然仅限于一种类型。我想要一个可以处理不同类型数据的 ParameterManager 实例。
在 getValue() 内实现 ParameterInterface 的策略模式，即将该责任委托给 GetValueStrategy 超类并为 double、{{1} 实现具体策略} 和 int。这不起作用，因为 std::string 方法签名的返回类型会发生变化。同样，实现一个 getValue() 类，其中存在 NodeType、IntNode 和 DoubleNode 的具体实现。为 StringNode 返回一个 NodeType，但是，在不使用模板的情况下如何将数据存储在 getValue() 中？似乎不可能。
最后，将 NodeType 方法的所有实现拉入参数类（Parameter1、Parameter2、...ParameterN）中。这会导致代码重复（因此不是理想的设计），但也不会开箱即用，因为 getValue() 是 std::map 类型，它现在对 ParameterInterface 一无所知.这个问题可能可以通过向下转换来解决，但代码重复仍然存在。

这里肯定有一个干净的设计解决方案，任何想法如何实现上述目标？可以在 here

中找到代码的实时示例

解决方法

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