如何将shared_ptr<void>转换为其他类型？（C++依赖注入场景）

我想实现一个注入类，支持按名称注入任意类，目标是自动把这个注入类传递给被注入类的构造函数——注入类里包含被注入类初始化需要的待管理变量。

当前代码 #

#include <memory>
#include <string>
#include <cstdio> // 修正：替换错误的<stdout>为标准头文件<cstdio>
#include <typeindex>
#include <map>    // 补充：使用std::map需包含此头文件
#include <optional> // 补充：使用std::optional需包含此头文件

class Injector {
private:
    std::map<std::type_index, std::map<std::string, std::shared_ptr<void>>> instances;

public:
    template<class T, typename... Args>
    void inject(std::string name, Args&&... args) {
        static_assert(std::is_constructible_v<T, Args..., Injector*>, "Cannot construct type with given args");
        auto resourcePtr = std::make_shared<T>(std::forward<Args>(args)..., this);
        instances[typeid(T)][name] = resourcePtr;
    }

    template<class T>
    std::optional<std::shared_ptr<T>> get(std::string name) { // 修正：返回值改为智能指针的可选类型
        auto nameToTMap = instances.find(typeid(T));
        if (nameToTMap == instances.end()) {
            return std::nullopt;
        }

        auto& mapInstance = nameToTMap->second; // 优化：用引用避免不必要的拷贝
        auto instance = mapInstance.find(name);
        if (instance == mapInstance.end()) {
            return std::nullopt;
        }

        // 核心修复：替换dynamic_pointer_cast为static_pointer_cast
        auto typedInstance = std::static_pointer_cast<T>(instance->second);
        return typedInstance;
    }
};

class Foo {
public:
    Foo(int x, int y, Injector* injector) { // 修正：构造函数参数改为指针，匹配inject传递的this指针
       printf("Hello from Foo, %i, %i\n", x, y);
    }
}; // 修正：添加类定义结束的分号

int main() {
    Injector injector;
    
    injector.inject<Foo>("foo", 1, 2); // 输出 "Hello from Foo, 1, 2"
    auto myFoo = injector.get<Foo>("foo");

    if (myFoo) {
        // 可在此处使用获取到的Foo实例
    }

    return 0;
}

编译错误 #

error: 'void' is not a class type
    _ET* __p = dynamic_cast<_ET*>(__r.get());
               ^                  ~~~~~~~~~
note: in instantiation of function template specialization 'std::__1::dynamic_pointer_cast<Foo, void>' requested here
                auto typedInstance = std::dynamic_pointer_cast<T>(instance->second);

疑问 #

我试过多种方法（比如引入Injectable基类）但都没用，想知道这种实现方式在C++里是否可行？我知道因为void指针是按T类型键存在map里的，所以从shared_ptr转成shared_ptr应该能得到正确结果。如果这个方案不可行，有没有其他可靠的方法能自动把变量传递给实例化或者函数调用？

解决方案 #

1. 核心错误修复 #

编译错误的根源是**std::dynamic_pointer_cast无法处理void类型**：dynamic_cast要求目标类型是包含虚函数的多态类，且不能对void*执行动态类型转换。但你的实现中，实例是通过typeid(T)作为键存储的，类型完全匹配，因此可以用**std::static_pointer_cast**替代——它是安全的，因为我们能保证存储的shared_ptr<void>本质就是shared_ptr<T>。

2. 其他必要修正 #

• 返回值类型调整：get函数原本返回T，但实际需要返回智能指针，因此改为std::optional<std::shared_ptr<T>>，用std::nullopt标识找不到实例的情况。
• 构造函数参数匹配：Foo的构造函数原本用值传递Injector，但inject函数传递的是this指针，因此改为Injector*类型，避免触发static_assert错误。
• 头文件补充：添加必要的标准库头文件，修正错误的头文件引用。

3. 方案可行性说明 #

这种实现方式是完全可行的，核心逻辑没有问题：通过std::type_index+名称的双重键结构，将不同类型的实例统一存储，取出时通过static_pointer_cast恢复原类型。只要注入和获取时使用的类型T完全一致，就不会有类型安全问题。

4. 扩展方案：自动解析构造函数依赖 #

如果需要更强大的自动注入能力（比如自动解析构造函数的所有依赖，而非仅传递Injector指针），可以借助模板元编程或C++20的编译期反射，自动获取构造函数的参数类型并从Injector中提取对应实例。例如借助第三方库Boost.DI可以快速实现这类功能，无需手动编写大量模板代码。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Kyle Johnson