在最终类中调用静态方法的静态基构造函数的设计模式

Question

如何使用 C++11 实现以下设计：

class Consumer : Base<Consumer>
{
    // different consumers will have different methods (of the same signature)
    void Foo(){...}
    void Bar(){...}
    : // etc.

    static void override
    register_all () {
        register_method<&Consumer::Foo>("foo");
        register_method<&Consumer::Bar>("bar");
        : // etc.
    }
    :
}

template<typename T>
class Base
{
    static 
    Base() { 
        register(); 
    }

    virtual static void
    register_all(){ };

    using F = void(T::*)();

    template<F f>
    static void 
    register_method(std::string name) {
        ...
    }
}

...？

请注意，我在做两件违法的事情：

• 我在基类上使用静态构造函数（不允许）
• 我正在使用虚拟静态函数（也不允许）

注意：方法的注册只需要发生一次，在访问第一个实例之前（它将填充静态 C 函数指针表）。

最后，我可以使用什么更好的技术，以某种方式标记或标记需要注册的方法，并省去消费者必须在单独的函数中手动注册它们的麻烦？

Answer 1

我相信普通的CRTP 可以正常工作。这消除了virtual 和static。将std::once_flag 与std::call_once 结合使用将允许您只调用该函数一次——模仿“静态构造函数”的效果。它只需要一点点混乱。

完整代码：

#include <iostream>
#include <mutex>

template<typename T>
struct Base {
    Base() {
        static_cast<T*>(this)->register_all();
    }

    using F = void(T::*)();

    template<F f>
    void register_method(const char* str) {
        // ...
        std::cout << "registered " << str << '\n';
    }
};

struct Derived : Base<Derived> {
private:
    static std::once_flag flag_;
    void implementation() {
        register_method<&Derived::foo>("foo");
        register_method<&Derived::bar>("bar");
    }
public:
    void foo() {}
    void bar() {}

    void register_all() {
        std::call_once(flag_, [this]{ implementation(); });
    }
};

std::once_flag Derived::flag_;

int main() {
    Derived x;
    Derived y;
}

Live Demo

Answer 2

我修改了 Rapptz 的答案，将所有机器移回基类：

http://coliru.stacked-crooked.com/a/52fd723e905333c6

#include <iostream>
#include <mutex>

template<typename T>
struct Base {
    Base() {
        std::call_once(flag_, T::register_all );
    }

    using F = void(T::*)();

    template<F f>
    static void register_method(const char* str) {
        // ...
        std::cout << "registered " << str << '\n';
    }
public:
    static std::once_flag flag_;
};

// have to initialise static-s outside class...
template<typename T>
std::once_flag Base<T>::flag_{};

...

struct Derived1 : Base<Derived1> {
public:
    static void register_all() {
        std::cout << "D1" << '\n';
        register_method<&Derived1::foo>("foo");
        register_method<&Derived1::bar>("bar");
    }
public:
    void foo() {}
    void bar() {}
};

struct Derived2 : Base<Derived2> {
public:
    static void register_all() {
        std::cout << "D2" << '\n';
        register_method<&Derived2::woot>("woot");
    }
public:
    void woot() {}
};

...

int main() {
    Derived1 x;
    Derived1 y;

    Derived2 z;
}

编辑：奇怪的是我需要用 {} 初始化我的标志，但 Rapptz 没有。这是为什么呢？

EDIT2：此代码在 ideone 上失败，因为 ideone 不使用 -pthread 编译器标志。使用更简单的 'static bool first=true; if(first){first = false;...} 构造可以解决问题，因为 c++11 规定静态变量的初始化是线程安全的。