C++聚合类自动暴露特征类指定API的结构设计模式实现问题

1. 自动暴露特征类指定API的实现方案 #

该需求可以实现，核心基于CRTP（奇异递归模板模式）实现接口自动转发，无需手动编写每个方法的转发逻辑。
每个特征类自行定义需要对外暴露的接口模板，通过静态类型转换获取聚合类实例，直接转发到内部特征成员。聚合类仅需要继承所有特征的接口模板，按需授予私有成员访问权限即可：

// 每个Feature自行定义需要对外暴露的接口模板
template <typename Derived>
struct Feature1PublicApi {
    void OperationA() {
        return static_cast<Derived*>(this)->mF1.OperationA();
    }
    int OperationC(int param) {
        return static_cast<Derived*>(this)->mF1.OperationC(param);
    }
};

template <typename Derived>
struct Feature2PublicApi {
    void OperationB() {
        return static_cast<Derived*>(this)->mF2.OperationB();
    }
};

聚合类实现：

struct Agg 
    : Feature1PublicApi<Agg>
    , Feature2PublicApi<Agg>
    // 新增Feature仅需增加对应继承即可
{
    int MyMethod() {
        return 42;
    }

    // 给所有接口模板授予私有成员访问权限
    template <typename T>
    friend struct Feature1PublicApi;
    template <typename T>
    friend struct Feature2PublicApi;
private:
    Feature1 mF1;
    Feature2 mF2;
    // FeatureN mFN;
};

使用方式完全符合预期：

Agg agg;
agg.OperationA(); // 自动转发到mF1.OperationA()
agg.OperationB(); // 自动转发到mF2.OperationB()
agg.MyMethod(); // 聚合类自身方法不受影响

该方案兼容C++11及以上标准，新增特征、新增暴露方法仅需修改对应Feature的Api模板类，不需要调整Agg类的现有逻辑。 #

2. 通用Proxy Wrapper实现方案 #

可以实现通用代理，不需要为每个特征类单独编写完整代理类，核心思路是通过宏批量生成重复的转发逻辑，轻量实现如下：

#include <utility>

// 通用方法转发宏，要暴露哪个方法直接调用宏生成即可
#define EXPOSE_METHOD(Class, MethodName) \
    template <typename... Args> \
    auto MethodName(Args&&... args) -> decltype((std::declval<Class&>().*&Class::MethodName)(std::forward<Args>(args)...)) { \
        return (m_instance.*&Class::MethodName)(std::forward<Args>(args)...); \
    }

// 通用代理基类
template <typename T>
class GenericProxy {
public:
    explicit GenericProxy(T& instance) : m_instance(instance) {}
protected:
    T& m_instance;
};

每个特征的代理仅需要声明要暴露的方法，无需编写重复的转发逻辑：

// Feature1代理
struct Feature1Proxy : GenericProxy<Feature1> {
    using GenericProxy::GenericProxy;
    EXPOSE_METHOD(Feature1, OperationA)
    EXPOSE_METHOD(Feature1, OperationC)
};

// Feature2代理
struct Feature2Proxy : GenericProxy<Feature2> {
    using GenericProxy::GenericProxy;
    EXPOSE_METHOD(Feature2, OperationB)
};

聚合类的Get方法实现：

Feature1Proxy Agg::GetFeature1() {
    return Feature1Proxy(mF1);
}
Feature2Proxy Agg::GetFeature2() {
    return Feature2Proxy(mF2);
}

如果使用C++20及以上标准，还可以结合静态反射实现完全无需手动定义代理类的方案，自动读取特征类声明的暴露方法列表生成代理。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Dess