Question

我正在开发一个实现专有协议的服务器项目。服务器是用C ++中的工厂模式实现的，我们现在面临着向下转换的问题。

我正在研究的协议用于自动控制慢速网络，如RS485，ZigBee，窄带PLC等。我们设计了主服务器的工厂模式。收到新帧时，我们首先确定该帧的相关设备类型，调用工厂方法生成一个新的“解析器”实例，然后将该帧分派给解析器实例。

我们的专有协议是用纯二进制实现的，我们可能需要的每个信息都记录在帧本身中，因此基本接口可以定义得尽可能简单。我们还为我们的工厂实现了自动注册方法（这里省略了与std :: map操作相关的详细代码）：

// This is our "interface" base-class
class parser
{
public:
    virtual int parse(unsigned char *) = 0;
    virtual ~parser() { }
};

// The next two classes are used for factory pattern
class instance_generator
{
public:
    virtual parser *generate() = 0;
};

class parser_factory
{
private:
    static std::map<int,instance_generator*> classDB;
public:
    static void add(int id, instance_generator &genrator);
    parser *get_instance(int id);
};

// the two template classes are implementations of "auto-regisrtation"
template <class G, int ID> class real_generator : public instance_generator
{
public:
    real_generator()    {   parser_factory::add(ID,this);   }
    parser *generate()  {   return new G;   }
};

template <class T, int N> class auto_reg : virtual public parser
{
private:
    static real_generator<T,N> instance;
public:
    auto_reg() { instance; }
};
template <class T, int N> parser_generator<T,N> auto_reg<T,N>::instance;


// And these are real parser implementations for each device type
class light_sensor : public auto_reg<light_sensor,1>
{
public:
    int parse(unsigned char *str)
    {
        /* do something here */
    }
};

class power_breaker : public auto_reg<power_breaker,2>
{
public:
    int parse(unsigned char *str)
    {
        /* do something here */
    }
};

/* other device parser */

这种工厂模式运行良好，并且很容易花费新的设备类型。

然而，最近我们尝试与现有的控制系统接口，提供类似的功能。目标系统很老，它只提供基于ASCII的，类似AT命令的串行接口。我们设法解决了与PTY的通信问题，但现在要解决的问题是解析器实现。

目标系统的命令界面非常有限。我不能只是等待并听取传入的内容，我要轮询状态，我必须轮询两次 - 首先轮询头部，第二次轮询有效负载 - 以获得完整命令。这对我们的实现来说是一个问题，因为我要将两个帧传递给解析器实例，以便它可以工作：

class legacy_parser : virtual public parser
{
public:
    legacy_parser() { }
    int parse(unsigned char *str)
    {
        /* CAN NOT DO ANYTHING WITHOUT COMPLETE FRAMES */
    }
    virtual int parse(unsigned char *header, unsigned char *payload) = 0;
};

class legacy_IR_sensor : 
    public legacy_parser,
    public auto_reg<legacy_IR_sensor,20>
{
public:
    legacy_IR_sensor(){ }
    int parse(unsigned char *header, unsigned char *payload)
    {
        /* Now we can finally parse the complete frame */
    }
};

换句话说，我们需要调用派生类的方法，并且该方法未在基类中定义。我们正在使用工厂模式生成派生类的实例。

现在我们有几个选择：

简单地将两个字符串连接成一个不起作用。两个字符串都包含一些设备指定的信息，它们应单独解析。如果我们采用这种方法，我们将在解析字符串之前从解析器实例中执行一些“预解析”。我们认为这不是一个好主意。
将parser_factory :: get_instance（）的返回值转发给legacy_parser。
创建另一个独立工厂，该工厂仅包含派生自legacy_parser的类。

更改instance_generator和parser_factory的定义，以便它们也可以生成（legacy_parser *），同时保持所有现有代码不受影响：

class instance_generator
{
public:
    virtual parser *generate() = 0;
    virtual legacy_parser *generate_legacy() { return NULL; }
};

class extended_parser_factory : public parser_factory
{
public:
    legacy_parser *get_legacy_instance(int id);
};

使用访问者模式实现“智能指针”以处理从legacy_parser派生的实例：

class smart_ptr
{
public:
    virtual void set(parser *p) = 0;
    virtual void set(legacy_parser *p) = 0;
};

class parser
{
public:
    parser() { }
    virtual int parse(unsigned char *) = 0;
    virtual void copy_ptr(smart_ptr &sp)    // implement "Visitor" pattern
    {
        sp.set(this);
    }
    virtual ~parser() { }
};

class legacy_parser : virtual public parser
{
public:
    legacy_parser() { }
    void copy_ptr(smart_ptr &sp)    // implement "Visitor" pattern
    {
        sp.set(this);
    }
    int parse(unsigned char *str)
    {
        /* CAN NOT DO ANYTHING WITHOUT COMPLETE FRAMES */
    }
    virtual int parse(unsigned char *header, unsigned char *payload) = 0;
};

class legacy_ptr : public smart_ptr
{
private:
    parser *miss;
    legacy_parser *hit;
public:
    legacy_ptr& operator=(parser *rhv)
    {
        rhv->copy_ptr(*this);
        return *this;
    }
    void set(parser* ptr)
    {
        miss=ptr;
        /* ERROR! Do some log or throw exception */
    }
    void set(legacy_parser *ptr)
    {
        hit = ptr;
    }
    legacy_parser& operator*()
    {
        return *hit;
    }
    ~legacy_ptr()
    {
        if(miss) {
            delete miss;
        }
        if(hit) {
            delete hit;
        }
    }
};

很明显，使用dynamic_cast＆lt;＆gt;进行向下转换对我们来说这是最简单的方法，但我们都不喜欢这个想法，因为我们都觉得向某些人倾斜是“邪恶的”。然而，没有人能够准确地解释为什么它是“邪恶的”。

在我们做出决定之前，我希望听到更多关于这些选择的评论。

Answer 1

http://en.wikipedia.org/wiki/Circle-ellipse_problem是你邪恶的第一个例子。如果你发现你可以做违反基本原则的事情，那么你应该发明另一个轮子或尝试另一个帽子：http://en.wikipedia.org/wiki/Six_Thinking_Hats

Answer 2

向下倾斜，特别是在工厂模式实施中，对我来说非常有意义。它实际上与“程序到界面”的意识形态很好地配合。不确定为什么人们认为向下倾斜是坏事。查看contravariance，因为这正是您所看到的。

Answer 3

问题是legacy_parser需要两个帧而不是原始解析器中的一个帧。因此，一种可能的解决方案是稍微更改原始解析器并使其适用于多个帧。例如，如果解析器需要更多帧，则解析可以返回预定义常量，然后可以像这样实现legacy_parser：

class legacy_parser : public parser {
 public:
  int parse(unsigned char *str) {
    if (parse_header_) {
      // store str in header_
      parse_header_ = false;
      return kExpectMoreFrames;
    } else {
      return parse(header_, str);
    }
  }
 private:
  int parse(unsigned char *header, unsigned char *parload) {
    // ...
  }
  bool parse_header_;
  unsigned char *header_;
};

如果现有的解析器代码不会意外地使用为“更多帧”的含义定义的值，则不应该受到影响。

在使用工厂模式时，我应该以任何方式避免向下转换吗？

3 个答案: