How to dynamically create aggregate instances with varying base classes?

I need to dynamically create instances of an Aggregate class in C++ which inherits from multiple base classes, where the combination of base classes can vary based on runtime conditions. I want to avoid pre-populating all possible combinations.

Here’s a simplified version of what I’m trying to achieve

I have several base classes:

class CharBase
{
    CharBase() { std::cout << "CharBasen"; }
};

class UnsignedCharBase
{
    UnsignedCharBase() { std::cout << "UnsignedCharBasen"; }
};

class ShortBase
{
    ShortBase() { std::cout << "ShortBasen"; }
};

class IntBase
{
    IntBase() { std::cout << "IntBasen"; }
};

I use the following Aggregate class template to inherit from multiple base classes

template<typename... Bases>
class Aggregate : Bases…
{
    Aggregate() { std::cout << "Aggregaten"; }
};

My goal is to create instances of the Aggregate classes on demand based on runtime conditions. The expected result is to create an Aggregate instance as if I hardcoded it, for example:

new Aggregate<CharBase, UnsignedCharBase, ShortBase>
new Aggregate<UnsignedCharBase, IntBase>

21

One way to turn runtime value to compile value is to use std::variant.

For your case, I would use std::tuple to store the result for “optional” type.

template <typename T>
std::variant<std::tuple<>,
             std::tuple<std::type_identity<T>>>
AsOptionalTypeVar(bool b)
{
    if (b) {
        return std::tuple<std::type_identity<T>>{};
    } else {
        return std::tuple<>{};
    }
}

An Helper trait to transform a tuple into Aggregate

template <typename T> struct to_aggregate;
template <typename... Ts> struct to_aggregate<std::tuple<std::type_identity<Ts>...>>
{
    using type = Aggregate<Ts...>;
};

Then you might let std::visit does the Cartesian product

std::visit(
    [](auto... bases){
        using all_base = decltype(std::tuple_cat(bases...));
        using aggregate = typename to_aggregate<all_base>::type;

        // Use aggregate type as you want
    },
    AsOptionalTypeVar<CharBase>(useCharBase),
    AsOptionalTypeVar<UnsignedCharBase>(useUnsignedCharBase),
    AsOptionalTypeVar<ShortBase>(useShortBase),
    AsOptionalTypeVar<IntBase>(useIntBase)
);

Demo

4

I overcome the limitation in my previous answer. You can see the new answer below.

New Answer:

#include <array>
#include <iostream>
#include <memory>
#include <tuple>

class IAggregate
{
public:
    virtual ~IAggregate() = default;
};

template<typename... Bases>
class Aggregate : public IAggregate, public Bases...
{
public:
    Aggregate() { std::cout << "Aggregaten"; }
    virtual ~Aggregate() override = default;
};

// Base classes for demonstration
class CharBase
{
public:
    CharBase() { std::cout << "CharBase displayn"; }
};

class UnsignedCharBase
{
public:
    UnsignedCharBase() { std::cout << "UnsignedCharBase displayn"; }
};

class ShortBase
{
public:
    ShortBase() { std::cout << "ShortBase displayn"; }
};

class IntBase
{
public:
    IntBase() { std::cout << "IntBase displayn"; }
};

class FloatBase
{
public:
    FloatBase() { std::cout << "FloatBase displayn"; }
};

// List of all base classes
using AllBases                 = std::tuple<CharBase, UnsignedCharBase, ShortBase, IntBase, FloatBase>;
constexpr std::size_t NumBases = std::tuple_size_v<AllBases>;

// Custom constexpr bitset class auto configured BITS_PER_WORD
template<std::size_t N, std::size_t BITS_PER_WORD>
class ConstexprBitset
{
public:
    constexpr ConstexprBitset()
        : bits {}
    {
    }

    constexpr void set(std::size_t pos)
    {
        if (pos >= N)
            throw std::out_of_range("Bit position out of range");
        bits[pos / BITS_PER_WORD] |= (1ULL << (pos % BITS_PER_WORD));
    }

    constexpr bool test(std::size_t pos) const
    {
        if (pos >= N)
            throw std::out_of_range("Bit position out of range");
        return (bits[pos / BITS_PER_WORD] & (1ULL << (pos % BITS_PER_WORD))) != 0;
    }

private:
    std::array<unsigned long long, (N + BITS_PER_WORD - 1) / BITS_PER_WORD> bits;
};

constexpr std::size_t calculateOptimalBitsPerWord(std::size_t numBases)
{
    return (numBases + 63) / 64; // Each unsigned long long covers 64 bits
}

constexpr std::size_t OptimalBitsPerWord = calculateOptimalBitsPerWord(NumBases);

template<int Mask, typename Tuple, typename Enable = void, typename... Types>
struct TypeExtractor;

template<int Mask, typename Tuple, typename... Types>
struct TypeExtractor<Mask, Tuple, std::enable_if_t<Mask == 0>, Types...>
{
    using type = Aggregate<Types...>;
};

template<int Mask, typename Tuple, typename... Types>
struct TypeExtractor<Mask, Tuple, std::enable_if_t<Mask != 0>, Types...>
{
    static constexpr ConstexprBitset<NumBases, OptimalBitsPerWord> mask = []()
    {
        ConstexprBitset<NumBases, OptimalBitsPerWord> bs;
        for (std::size_t i = 0; i < NumBases; ++i)
            if (Mask & (1 << i))
                bs.set(i);
        return bs;
    }();

    static constexpr std::size_t highestBit = []()
    {
        for (std::size_t i = NumBases; i > 0; --i)
            if (mask.test(i - 1))
                return i - 1;
        throw std::out_of_range("No bits are set");
    }();

    using BaseType = std::tuple_element_t<highestBit, Tuple>;
    using type = typename TypeExtractor<Mask & ~(1 << highestBit), Tuple, void, Types..., BaseType>::type;
};

template<int Mask>
using ExtractTypes = typename TypeExtractor<Mask, AllBases>::type;

using AggregatePtr = std::unique_ptr<IAggregate>;
template<int Mask>
AggregatePtr createAggregateInstance()
{
    return std::make_unique<ExtractTypes<Mask>>();
}

// Helper to create a map of factory functions
template<int... Masks>
constexpr auto createFactoryMap(std::integer_sequence<int, Masks...>)
{
    using FuncType = AggregatePtr (*)();
    return std::array<FuncType, sizeof...(Masks)> {{&createAggregateInstance<Masks>...}};
}

// The factory map consists of AllBases tuple
constexpr auto factoryMap = createFactoryMap(std::make_integer_sequence<int, 1 << NumBases> {});

AggregatePtr createAggregate(int mask)
{
    if (mask < factoryMap.size())
        return factoryMap[mask]();
    return nullptr;
}

int main()
{
    for (int i = 1; i <= 3; ++i)
    {
        auto instance = createAggregate(i);
        if (!instance)
            std::cout << "Invalid combination for input: " << i << "n";
        std::cout << "n";
    }

    return 0;
}

Live

Old Answer:

Here it is the solution i managed to come up with. The only limitation here is the highestSetBit. I tried to get rid of that but i couldn’t, it is appreciated if someone can figure that out.

#include <array>
#include <iostream>
#include <memory>
#include <tuple>

class IAggregate
{
public:
    virtual ~IAggregate() = default;
};

template<typename... Bases>
class Aggregate : public IAggregate, public Bases...
{
public:
    Aggregate() { std::cout << "Aggregaten"; }
    virtual ~Aggregate() override = default;
};

class CharBase
{
public:
    static constexpr int Mask = 1 << 0;
    CharBase() { std::cout << "CharBase displayn"; }
};

class UnsignedCharBase
{
public:
    static constexpr int Mask = 1 << 1;
    UnsignedCharBase() { std::cout << "UnsignedCharBase displayn"; }
};

class ShortBase
{
public:
    static constexpr int Mask = 1 << 2;
    ShortBase() { std::cout << "ShortBase displayn"; }
};

class IntBase
{
public:
    static constexpr int Mask = 1 << 3;
    IntBase() { std::cout << "IntBase displayn"; }
};

// List of all base classes
using AllBases = std::tuple<CharBase, UnsignedCharBase, ShortBase, IntBase>;

constexpr int highestSetBit(const int mask) // This is the only limitation in this design
{
    for (int i = 31; i >= 0; --i)
        if (mask & (1 << i))
            return i;
    return -1; // should never reach here for valid masks
}

template<int Mask, typename Tuple, typename Enable = void, typename... Types>
struct TypeExtractor;

template<int Mask, typename Tuple, typename... Types>
struct TypeExtractor<Mask, Tuple, std::enable_if_t<Mask == 0>, Types...>
{
    using type = Aggregate<Types...>;
};

template<int Mask, typename Tuple, typename... Types>
struct TypeExtractor<Mask, Tuple, std::enable_if_t<Mask != 0>, Types...>
{
    static constexpr int highestBit = highestSetBit(Mask);
    using BaseType                  = std::tuple_element_t<highestBit, Tuple>;
    using type                      = typename TypeExtractor<Mask & ~(1 << highestBit), Tuple, void, Types..., BaseType>::type;
};

template<int Mask>
using ExtractTypes = typename TypeExtractor<Mask, AllBases>::type;

using AggregatePtr = std::unique_ptr<IAggregate>;

template<int Mask>
AggregatePtr createAggregateInstance()
{
    return std::make_unique<ExtractTypes<Mask>>();
}

// Helper to create a map of factory functions
template<int... Masks>
constexpr auto createFactoryMap(std::integer_sequence<int, Masks...>)
{
    using FuncType = AggregatePtr (*)();
    return std::array<FuncType, sizeof...(Masks)> {{&createAggregateInstance<Masks>...}};
}

// The factory map consist of AllBases tuple
constexpr auto factoryMap = createFactoryMap(std::make_integer_sequence<int, 1 << std::tuple_size_v<AllBases>> {});

AggregatePtr createAggregate(int mask)
{
    if (mask < factoryMap.size())
        return factoryMap[mask]();
    return nullptr;
}

int main()
{
    for (int i = 1; i <= 3; ++i)
    {
        auto instance = createAggregate(i);
        if (!instance)
            std::cout << "Invalid combination for input: " << i << "n";
        std::cout << "n";
    }

    return 0;
}

Live

7

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật