C++自动注册的工厂与--whole-archive
上篇文章《静态库和链接选项--whole-archive》提到--whole-archive的一个应用场景：C++自动注册的工厂，这篇文章来填坑。
预备知识
我们经常用工厂类或工厂方法统一管理资源，实现资源的创建和使用之间的解耦，调用者无需关心资源创建的细节，直接到工厂申请创建好的资源即可。
一般情况下，资源提供了统一的接口供使用者调用，到工厂的获取也采用统一的方式，极大地简化了编码，尤其是资源创建比较繁冗的情况下。而且，资源统一管理也从某种程度上节省了资源的重复创建带来的开销。
下面是典型的工厂函数的实现：
using MsgHandler =
std::function;
MsgHandler*
create_msg_handler(std::string_view msg_type) {
if (msg_type == "account") {
return http_handle;
}
else if (msg_type == "pay") {
return json_handle;
}
...
else {
return nullptr;
}
} 这个函数根据不同的消息类型返回对应的消息处理器，基本实现了工厂的注册功能。
我们看下这种实现的问题。假设新增一种消息处理器，我们需要添加一个if语句，然后返回对应的handler，看似问题不大。但只要有修改就会容易出错，甚至不经意的触碰到键盘的一个键都会引入一个bug（这种情况真遇到过），所以我们的原则应该是尽量不要动已有的代码，要从代码结构的扩展性上下手。
自动注册的工厂模式可以解决这个问题。
自动注册的工厂模式
.
├── msg_handler.cpp
├── msg_handler.h
├── pay_handler.cpp
├── CMakeLists.txt
└── main.cpp其中msg_handler.[cpp|h]实现工厂，pay_handler.cpp提供了pay类型消息的处理器，main.cpp演示了消息处理器的使用。
// msg_handler.h
#include
#include
using MsgHandler =
std::function;
// 注册消息处理器
void
register_msg_handler(const char *msg_type,
MsgHandler handler);
// 获取指定消息类型的处理器
MsgHandler*
get_msg_handler(const char *msg_type);
// msg_handler.cpp
#include msg_handler实现了简单的工厂，调用register_msg_handler注册处理器，使用方调用get_msg_handler获取消息处理器。工厂内部使用map存储，k为消息类型，v为消息处理器。注意，map_handlers为函数内部的静态变量，之所以这么做，主要是给这个静态变量确定的初始化顺序：首次调用get_map时初始化，保证在注册的时候map_handlers一定是可用的。
下面是pay_handler.cpp文件，实现了pay类型的消息处理及自动注册。
#include "msg_handler.h"
#include
class PayHandler {
public:
PayHandler() {
register_msg_handler("pay",
PayHandler::handle);
}
static bool
handle(std::string_view msg_data) {
printf("pay handle\n");
return true;
}
};
static PayHandler pay_handler; 实现自动注册的逻辑分两步：
PayHandler构造函数实现消息处理器的注册；声明一个文件作用域的变量，初始化时自动调用构造函数，从而实现了自动注册。
pay_handler采用全局变量也是可以的，这里加了static主要为了避免这个变量作用域过大被滥用。
下面是主流程的实现：main.cpp
#include "msg_handler.h"
#include
int main() {
MsgHandler* handle =
get_msg_handler("pay");
if (handle) {
(*handle)("test data");
}
else {
printf("not found\n");
}
return 0;
} 程序正常运行会输出：pay handle，大家可以先试着编译运行下，看看输出结果。
编译运行
如果没有把pay_handler源代码的目标文件链接到可执行文件，会输出not found，因为工厂里没有找到对应的handler。
大概率编译的指令跟下面的大同小异，这里只是简单的使用了-l链接libpayhandler静态库，然而链接器最终会优化掉，因为通过main.cpp链接器仅能判断出依赖libmsghandler库。
$ g++ -c msg_handler.cpp
$ g++ -c pay_handler.cpp
$ ar rcs libmsghandler.a msg_handler.o
$ ar rcs libpayhandler.a pay_handler.o
$ g++ main.cpp -L. -lpayhandler -lmsghandler -o main
$ ./main
not found这种情况需要使用--whole-archive选项强制将库链接进可执行文件，修改为：
g++ main.cpp -L. \
-Wl,--whole-archive -lpayhandler \
-Wl,--no-whole-archive \
-lmsghandler -o main在这个例子里--whole-archive是必需的，我们无法像上篇文章那样简单的调整一下main.cpp和静态库的位置解决问题，貌似也没其他方法了。
附上对应的CMakeLists.txt文件：
cmake_minimum_required (VERSION 3.24.0)
project(main)
add_library(payhandler
STATIC pay_handler.cpp)
add_library(msghandler
STATIC msg_handler.cpp)
add_executable(${PROJECT_NAME}
main.cpp)
target_link_libraries(
${PROJECT_NAME}
msghandler
"$"
)