当子类没有使用另一个宏时 C++ 宏失败

Question

我有一个类 X 在 x.h 中声明并在 x.cpp 中定义，它必须运行一些代码(在中注册一些类元数据一个集中的地方)在静态初始化阶段使用宏 INIT(X)。对于任何子类 Y(在 y.h 中声明，包括 x.h，在 y.cpp 中定义)也是如此X - 它必须在全局范围内运行 INIT(Y)。现在我想创建一个静态检查是否每个子类都已初始化。此外，我不知道我将链接多少个 X 子类。

我想在 x.h 中定义一个宏，如果存在 X(或任何其他后代)的 SubClass，它将生成编译器错误尚未调用 INIT(SubClass) 的 X)。怎么做？

要求:

• C++11。
• 如果需要可以要求在subclass.cpp文件中调用。
• 可以要求SubClass在subclass.cpp中有完整的定义。
• 我想支持的编译器至少是gcc和msvc。
• 它不应在导入 x.h 的 someotherclass.cpp 中生成错误，除非它定义了 X 的子类。
• 错误可能是任何类型的编译器错误，不一定是#error，例如 undefined variable 也可以。
• 此宏的代码可能需要在 X 类中进行额外更改，但不需要在其任何子类中更改。
• INIT 放在 subclass.cpp 中的任何地方都必须在所有包含之后工作。

在 X 的新基类中定义一个虚拟抽象方法是可行的，前提是我不需要不修改任何 X 的子类将它的声明放在那里并在 INIT 中定义。

下面是该设计的模板代码，其中 INIT 仅用于计算链接的 X 子类的数量 + 1。/*???*/ 可以用任何东西代替，只要它有效。

x.h:

#include <functional>

int &someGlobalInt();

class XInit {
public:
    XInit(std::function<void ()> init) {
        init();
    }
};

#define INIT(cls) static XInit X_INIT_ ## cls = XInit([](){ \
    ++someGlobalInt(); \
    /*???*/ \
})

class X {
    /*???*/
};
/*???*/

x.cpp:

#include "x.h"

int &someGlobalInt() {
    static int x = 0;
    return x;
}

INIT(X); // error without it

y.h:

#include "x.h"
class Y: public X {};

y.cpp:

#include "y.h"
INIT(Y); // error without it

main.cpp:

#include <cstdio>
#include "x.h"
// no error, since no new X subclass is defined
int main() {
    printf("%d\n", someGlobalInt()); // should print "2"
    return 0;
}

Answer 1

作为 n.m.评论中提到，您可以使用 Curiously Recurring Template Pattern。你可以做这样的事情，我认为这比乱用这些 lambda 更清楚:

XInit.h

template <class T>
class XInit {
  private:
    static bool initialized;
    static std::once_flag flag;
    static void base_init<T>(){ std::call_once(flag, T::reserved_init);}
 ...
}

XInit.cpp

template <class T>
XInit<T>::initialized = XInit<T>::base_init();

现在您可以将宏定义为:

#define INIT(cls) static void reserved_init() {++someGlobalInt();}

现在您继承:

class X : public XInit<X> ...

请注意，如果您需要层次结构，没关系，只需执行以下操作:

class Y: public X, public XInit<Y>

注意这里没有任何多重继承，因为XInit<X>和 XInit<Y>是不同的类(class)。实际工作是在我们不断产生的新基类中完成的。现在，基类将始终尝试调用它的派生类的静态 reserved_init 成员。因此，如果未定义此成员，则会出现错误。因此，您需要将宏放在类定义中。

一如既往，如果用户真的想要，他们可以绕过这个问题。例如，他们可以定义另一个具有相同名称的函数。最后，我不认为你可以创建一个系统来防止故意滥用，但它应该可以防止无心之失。让我知道您对此解决方案的看法，也许我可以引入修改来修复它。