C++如何实现一个简单的IOC容器_C++依赖注入与IOC容器实现

答案：C++中通过模板、工厂模式和智能指针实现IOC容器，利用registerType注册类型并存储构造工厂，resolve解析依赖，以依赖注入解耦对象创建与使用。示例展示ILogger与UserService的注入，通过shared_ptr管理生命周期，typeid(T).name()作为键存在潜在编译器差异，需手动处理依赖顺序，适用于中小型项目解耦。

在C++中实现一个简单的IOC（Inversion of Control）容器，核心是解耦对象的创建与使用，通过依赖注入（Dependency Injection, DI）来管理对象生命周期和依赖关系。虽然C++不像Java或C#有丰富的反射机制，但借助模板、工厂模式和智能指针，我们依然可以构建一个轻量级的IOC容器。

什么是依赖注入与IOC

控制反转（IOC）是指将对象创建和依赖管理的控制权从代码内部转移到外部容器。而依赖注入是实现IOC的一种方式，即通过构造函数、setter或接口把依赖传入对象，而不是在类内部直接new。

例如：一个Service类依赖Logger，传统写法是在Service构造函数里直接创建Logger实例。DI的做法是外部创建Logger并注入进去，这样Service就不关心Logger如何创建，便于测试和替换。

使用模板与工厂注册实现IOC容器

我们可以用一个单例容器来注册类型与创建工厂，并在需要时解析依赖。

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定义一个简单的IOC容器：

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#include 
#include 
#include 
#include 

class IOCContainer {
public:
    template
    void registerType(Args... args) {
        m_factories[typeid(T).name()] = [args...]() -> std::shared_ptr {
            return std::static_pointer_cast(std::make_shared(args...));
        };
    }

    template
    std::shared_ptr resolve() {
        auto it = m_factories.find(typeid(T).name());
        if (it != m_factories.end()) {
            return std::static_pointer_cast(it->second());
        }
        return nullptr;
    }

private:
    std::unordered_map()>> m_factories;
};

上面的容器支持通过 registerType(arg1, arg2) 注册带参数的构造，并通过 resolve() 获取实例。

实际使用示例

假设我们要注入一个日志器到服务中：

struct ILogger {
    virtual void log(const std::string& msg) = 0;
    virtual ~ILogger() = default;
};

struct ConsoleLogger : ILogger {
    void log(const std::string& msg) override {
        std::cout << "[LOG] " << msg << "\n";
    }
};

struct UserService {
    std::shared_ptr logger;
    
    UserService(std::shared_ptr l) : logger(l) {}

    void doWork() {
        logger->log("User service is working");
    }
};

使用IOC容器注册并获取实例：

int main() {
    IOCContainer container;

    // 注册依赖
    container.registerType();
    container.registerType(container.resolve());

    // 解析并使用
    auto userService = container.resolvedoWork();

    return 0;
}

输出：
[LOG] User service is working

关键点说明

• 类型安全：使用 typeid(T).name() 作为键，注意不同编译器可能生成不同的名字，实际项目可考虑用自定义字符串ID注册。
• 生命周期管理：使用 std::shared_ptr 自动管理对象生命周期。
• 灵活性：支持带参数构造，适合大多数场景。
• 局限性：不支持自动递归注入，需手动处理依赖顺序。