派生类中的显式模板静态成员实例化

Question

我正在尝试使用静态成员实现模板类。从模板类派生的类无需编写额外代码即可实例化。

这是我幼稚（但并不成功）的方法：

Singleton.h：

template <class T> class Singleton {
protected:
  Singleton();
  static T instance_;
}

// explicit instantiation of 'instance_' ???, 
// where 'instance_' is an instance of the derived class
template <class T> T Singleton<T>::instance_;

ConcreteA.h：

class ConcreteA : public Singleton<ConcreteA> {
public:
  ConcreteA();
  void foo();
}

main.c:

int main() {
  // an instance of ConcreteA should have been created (no extra code)!!!
  return 0;
}

有没有办法通过从Singleton 派生ConcreteA 来强制实例化ConcreteA，而无需编写额外的实例化代码？

一个肮脏的解决方法是在ConcreteA构造函数中调用instance_上的方法，例如：

混凝土A.c

ConcrereA::ConcreteA { instance_.foo(); }

有更好的解决方法吗？

Answer 1

建立在您自己的“肮脏技巧”之上，这适用于我测试的所有编译器，并且不需要派生类构造函数中的任何代码：

#include <iostream>

template <class T> class Singleton {
protected:
  Singleton() { instptr_ = &instance_; }
  static T instance_;
private:
  static T* instptr_;
};

template<class T> T Singleton<T>::instance_;
template<class T> T* Singleton<T>::instptr_;

class ConcreteA : public Singleton<ConcreteA> {
public:
  ConcreteA() { std::cout << "ConcreteA constructed.\n"; }
  void foo();
};

int main() {
  //Prints 'ConcreteA constructed.'.
  return 0;
}

我的理解是，取instance_的地址odr-uses，强制它存在。我必须说我不是 100% 确定这保证不会在某些编译器的未来版本中被优化掉（我在任何地方都使用 -O2 对其进行了测试）。

编辑：看起来甚至像这样编写基类构造函数

Singleton() { (void)&instance_; }

足够了，它完全摆脱了instptr_。

Answer 2

很遗憾，这是不可能的。引用 C++11 14.7.1/2（谈论模板的隐式实例化）：

除非类模板或成员模板的成员已被显式实例化或显式 特化，成员的特化在引用特化时隐式实例化 在需要成员定义存在的上下文中； 尤其是初始化（以及任何相关的 除非静态数据成员本身以某种方式使用，否则不会发生静态数据成员的副作用） 这需要静态数据成员的定义存在。

Answer 3

这样做是这样的：

template <class T> class Singleton {
protected:
  Singleton();

  // note: static function contains static variable
  static T& instance() {
    static T _t; // c++11 guarantees that this is thread-safe
    return _t;
  }
}

class ConcreteA : public Singleton<ConcreteA>
{
  ...
};

auto& myA = ConcreteA::instance();

Answer 4

在 C++ 中，静态对象保证只有在定义实例的文件中的代码被调用时才会初始化（不保证初始化的顺序）。

因此，最好在函数中实例化对象，而不是调用函数

class A{
public:
    static A& getInstance(){
       static A a;
       return a;
    }
protected:
    A(){
    }
};