迭代 C++ 中的类继承

Question

假设我有一些类架构（类的数量在开发过程中不断增加），每个类都继承自 N 个具有相同基本接口的类。创建将迭代继承的基函数（在基类或派生类中）的最佳方法是什么（如果可能）？

目标：避免开发人员错误，确保我们不会忘记从所有继承中调用所有基本函数，并使代码更清晰易读。

请查看更新状态的编辑说明

简短示例：

class shared_base {
public:
    virtual void func() = 0;
}

class base_1 : virtual public shared_base {
public:
    void func() override {}
}

class base_2 : virtual public shared_base {
public:
    void func() override {}
}

class target : virtual public base_1, virtual public base_2 {
public:
    void func() override {
        // Instead of:
        base_1::func();
        base_2::func();
        // ... My func() implementation
        /*
        ~~TODO~~
        for_each(std::begin(inheritances), std::end(inheritances), [](auto& inheritance) -> void { inheritance::func(); })
        ~~TODO~~
        */
    }
}

更具描述性和实用性的示例：

class base {
public:
    virtual void func() = 0;
    /*...Some interface (pure virtual) functions...*/
}

class base_core : virtual public base {
public:
    void func() override {}
    /*...Some base implementations for the rest...*/

protected:
    template <typename FuncT>
    virtual void iterate_over_base_core_inheritances(FuncT function_to_apply) {
        /*~~TODO~~*/
    }
}

template <class Decorator = base_core, typename = typename std::enable_if<std::is_base_of<base_core, Decorator>::value>::type>
class core_1 : virtual public Decorator {
public:
    void func() override {
        // Will iterate (once) over Decorator
        /*iterate_over_base_core_inheritances([](core_base*) -> void {
            // Implementation
        });*/
        // Instead of:
        Decorator::func();
    }
    /*More functions implementations*/
}

template <class Decorator = base_core, typename = typename std::enable_if<std::is_base_of<base_core, Decorator>::value>::type>
class core_2 : virtual public core_1<>, virtual public Decorator {
public:
    void func() override {
        // Will iterate (twice) over core_1 and Decorator
        /*iterate_over_base_core_inheritances([](core_base*) -> void {
            // Implementation
        });*/
        // Instead of:
        Decorator::func();
        core_1::func();
        //... Self func() implementation
    }
    /*More functions implementations*/

protected:
    // If it's not possible doing it in the upper hierarchy level is it possible do it here?
    template <typename FuncT>
    void iterate_over_base_core_inheritances(FuncT function_to_apply) override {
        /*~~TODO~~*/
    }
}

需要了解的一些事项：

• 我正在使用 Linux 64x 平台 (Ubuntu 16.04) - 如果答案很重要的话。
• 此代码背后的想法是创建一种 Decorator DP，它易于扩展和理解，并使开发人员能够使用基类的protected 函数/属性。

一个实际例子（供我实际使用）可以在this commit找到。

编辑：

Thanks to @RaymondChen 我得到了一个可行的解决方案，但（到目前为止）只有一个小问题：每次我想使用以这种方式实现的类时，我都需要指定 core_base模板参数列表中的类（在我使用默认类型参数之前）。我正在寻找解决此问题的方法。
当前解决方案：

template <class ...Decorators>
class core_2 : virtual public Decorators... {
public:
    static_assert((std::is_base_of<base_core, Decorators>::value && ...), "All decorators must inherit from base_core class.");

    void func() override {
        (Decorators::func(), ...);
        //... Self func() implementation
    }
    /*More functions implementations*/
}

创建实例示例：
当前：
std::shared_ptr<base> base = std::make_shared<core_2<core_1<base_core>, core_3<base_core>>>();
所需：
std::shared_ptr<base> base = std::make_shared<core_2<core_1<>, core_3<>>>();

一个实际例子（供我实际使用）可以在this commit找到。

Answer 1

感谢@RaymondChen，通过以下解决方案，我已经非常接近最初的目标 [请参阅底部的更新部分]：

template <class ...Decorators>
class core_2 : virtual public Decorators... {
public:
    static_assert((std::is_base_of<base_core, Decorators>::value && ...), "All decorators must inherit from base_core class.");

    void func() override {
        (Decorators::func(), ...);
        //... Self func() implementation
    }
    /*More functions implementations*/
}

解释：

使用参数包我们可以创建一个我们继承自的类的“列表”，并且使用折叠表达式 [c++17] 我们可以在几行代码中实现它。

优点与我最初的想法相比：

• 对象创建线现在更加清晰和合乎逻辑：
  之前：
  std::shared_ptr<base> base = std::make_shared<core_2<core_1<core_3<>>>>();
  之后：
  std::shared_ptr<base> base = std::make_shared<core_2<core_1<base_core>, core_3<base_core>>>();
  因为 core_1 和 core_3 是独立的，但是 core_2 都在使用它们。
• 基类/派生类中不需要新函数，它只适合目标行（例如在本文中未提及的is_equal 函数中）。

功能丢失：

• is_base_of 的模板验证（已通过 static_assert 和 fold expressions 解决）。
• 如果尚未指定继承，则默认继承是不可能的（仍在尝试解决）。
  当前：
  std::shared_ptr<base> base = std::make_shared<core_2<core_1<base_core>, core_3<base_core>>>();
  期望：强>
  std::shared_ptr<base> base = std::make_shared<core_2<core_1<>, core_3<>>>();

更新

经过大量研究和尝试，我想出了以下解决方案（还通过 C++20 concepts 功能进行了改进）：

template <class T>
        concept Decorator = std::is_base_of_v<base_core, T>;

class empty_inheritance {};

template<typename Base = base_core, typename ...Decorators>
struct base_if_not_exists {
    static constexpr bool value = sizeof...(Decorators);
    using type = typename std::conditional<value, empty_inheritance, Base>::type;
};

template <Decorator ...Decorators>
class core_2 : virtual public base_if_not_exists<base_core, Decorators...>::type, virtual public Decorators... {
public:
    void func() override {
        if constexpr (!base_if_not_exists<base_core, Decorators...>::value) {
            base_core::func();
        }
        (Decorators::func(), ...);
        //... Self func() implementation
    }
    /*More functions implementations*/
}

没有功能丢失:)