c++ - 嵌入式C++:没有动态分配的动态类型？

这是我的问题，经过简化:

我在C / C++中有一个代码，C用于服务，C++用于处理。

我在C语言中有一个接口(interface)，该接口(interface)返回一个结构RawData，该结构包含周期性更新的信息。

枚举AnimalType_t
{
狗= 0，
GREY_HOUND = 1
IMMORTAL_JELLYFISH = 2
};
结构RawData_t
{
年龄
AnimalType_t typeOfAnimal;
};

RawData_t GetMyCurrentRawData(); //返回当前原始数据
bool IsDataReady(); //如果数据准备就绪，则返回true，否则返回false

我有一个虚拟的母类“动物”

动物类
{
上市:
虚拟Animal();
虚拟〜Animal();
int GetType(){return rawAttributes.typeOfAnimal; }; //所有子代的唯一实现
虚拟int GetAge(){return rawAttributes.age; }; //要在子类中实现
虚拟void UpdateAge(){rawAttributes.age ++; }; //要在子类中实现
虚拟int GetNumberOfLegs()= 0; //要在子类中实现
私有(private)的:
RawData_t rawAttributes;
}

我有一个已知的动物列表，这些动物是从母系继承的。

狗类:公共(public)动物
{
上市:
Dog(RawData rawData):动物(rawData){};
int GetNumberOfLegs(){return 4;};
};

GreyHound类:公犬
{
上市:
GreyHound(RawData rawData):Dog(rawData){};
};

类ImmortalJellyFish:公共(public)动物
{
上市:
ImmortalJellyFish(RawData rawData):Animal(rawData){};
int GetNumberOfLegs(){返回0;};
void UpdateAge(){return;}覆盖；
};

我有一类“建筑物”，其中只有一种动物，但是在实例化建筑物时我不知道它的类型。

类 build
{
上市:
建造(){};
//很抱歉排长队，但您知道了...
int Display(void){if(IsDataReady())DisplayOnScreen(“此动物(” + animal_m.GetType()+“)具有” + animal_m.GetNumberOfLegs()+“腿，并且是” + animal_m.GetAge()+“岁\ n“;};
int Live(void){currentDiagCode_m.UpdateAge();}；

私有(private)的:
auto animal_m; // ??不工作
};

静态建筑围场；
静态建筑农场；

无效的Buildings_Step(无效)
{
paddock.Live();
paddock.Display();
farm.Live();
farm.Display();
}

这是我在努力的地方:

为建筑物中的动物分配内存，而在建筑物实例化期间不知道动物的类型

动物的

类型和属性可能会周期性变化
换句话说:可以使用静态分配进行动态类型化吗？
然后，如何调用这些实例，以便调用正确的方法？

这是我的约束条件:

嵌入式系统

没有动态内存分配

我不过是:

具有unique_ptr的

工厂设计模式，效果很好!!!但是，在堆上:(

对象池？

动态类型化:但是没有动态分配是不可能的，不是吗？

是否有可以满足我需求的设计/模型？

谢谢!

最佳答案

在C++中，内存分配和对象存在是两个独立的概念，即使在大多数情况下，您也可以将两者一起处理。但是，就您而言，您可能希望将两者明确分开:

为任何对象创建足够的内存:

char buf[N];    // N >= sizeof(T) for all T in your hierarchy

创建动物:

new (buf) GreyHound(args);

要消灭现有动物(并为另一动物腾出空间):

reinterpret_cast<Animal*>(buf)->~Animal();

也就是说，您将存储作为容器对象的一部分来获取，但是可以通过放置新的显式销毁来动态管理Animal对象的生存期。

还有一点:您的内存还需要针对其中构造的所有类型正确对齐。您可以使用诸如std::aligned_storage或std::aligned_union之类的一些库帮助程序特征来简化计算，尽管您可能仍需要做一些工作来计算大小和对齐方式。

作为完全独立的替代方法，您可以放弃多态类的层次结构，而改为使用std::variant。这在概念上相似，但在实现方式上有所不同。从概念上讲，这是相似的原因是因为您有一组有限的类型，所以您实际上不需要多态即可在运行时处理任意的，未知的派生类型。