如何通过添加.cpp实现文件自动实例化Animal子类并加入容器？

我正在开展一个关于类与库的项目，现有如下类结构：

• 作为接口的虚类Animal，以头文件形式存在
• 数量可扩展的子类（Dog、Cat等），每个子类为独立文件
• 主文件需实例化所有已存在的Animal子类，将其加入vector并循环调用父类指定函数

示例代码 #

接口文件animal.hpp #

class Animal
{
    public:
    virtual void eat() = 0;
};

子类实现文件dog.cpp（添加新的Animal子类.cpp文件即可扩展） #

class Dog : public Animal
{
    void eat() override
    {
        std::cout << "Dog eats..." << std::endl;
    }
};

主文件期望功能（无需修改主文件即可将新子类实例加入vector，编译时或运行时实现均可） #

int main(int argc, char const *argv[])
{
    std::vector<Animal*> creatures;
    creatures.push_back(new Dog);
    creatures.push_back(new Cat);
    for (auto i : creatures)
    {
        i->eat();
    }
    return 0;
}

请问该需求是否可行？若可行，能否指明技术方向或提供搜索关键词？
我曾尝试使用工厂模式但未成功，问题在于需要引入新头文件且需手动添加实例。

这个需求完全可行，分编译时和运行时两种实现方向：

编译时方案 #

核心思路是利用全局对象构造函数的自动执行特性完成子类注册，无需修改主文件：

• 技术要点：
  1. 给Animal类新增静态成员，比如一个std::vector<std::function<Animal*()>>类型的注册容器，用于存储子类的实例化函数
  2. 每个子类的.cpp文件中，定义一个全局对象，在其构造函数里把该子类的实例化逻辑（比如[](){return new Dog;}）存入注册容器
  3. 主文件的main函数只需遍历这个静态容器，调用每个实例化函数创建对象并加入vector
• 搜索关键词：C++ 全局对象自动注册、C++ 静态子类注册、C++ 编译时类发现

运行时方案 #

如果需要更灵活的动态扩展（比如不重新编译主程序，直接加载外部动态库），可以用动态链接库+注册机制实现：

• 技术要点：
  1. 定义统一的注册函数规范，每个子类所在的动态库中实现该函数，将子类的实例化逻辑注册到主程序的全局容器
  2. 主程序启动时扫描指定目录下的动态库，通过dlopen（Linux）或LoadLibrary（Windows）加载库文件，并调用注册函数
• 搜索关键词：C++ 动态库插件化、C++ 运行时类注册、C++ 动态加载子类

工厂模式的改进思路 #

你之前使用工厂模式失败的核心问题是硬编码子类列表，改用上述注册机制后，工厂无需手动维护子类信息，直接从注册容器中获取所有可实例化的子类，实现自动扩展。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Davider