c# - 计算每个派生类的类实例

Question

有没有办法让所有派生类计算它们的实例？如何(用 C++、C#、Java 之一编写代码)？

想象一下，我可以访问根类(例如对象)，而其他所有类(直接或间接)都是从这个类派生的。我想要的是:

AnyDerivedClass.InstancesCount()

问题是，必须跟踪静态变量中的计数，但不可能将静态变量从基类“注入(inject)”到派生类中，这只适用于成员变量。也就是说，我必须写这样的东西:

class object 
{ 
 private static int count = 0; 
 protected object() { ++count; }
 protected ~object() { --count; } 
 public static InstancesCount() { return count; } 
};

class derived : object 
{
 private static int count = 0;
 public derived() { ++count; }
 public ~derived() { --count; }
 public static InstancesCount() { return count; }
}

这个功能显然是重复的，我不能把它放在基类中。注意有两种计算方法:如果有 7 个类derived1 实例和8 个类derived2 实例，则有(a) 15 个对象实例或(b) 0 个对象实例。我不在乎哪一个，因为我都做不到(使用合理实用的方法，例如想象 100 个类，其中一半在我无法修改的库中)。

当然，理论上可以创建 (some run-type type identifier) => int count 的映射，并使用丑陋、缓慢、基于 (run-time type) 的方法(至少在 C#、Java 中) )。

当然，如果我可以修改派生类，我可以使用复制粘贴(糟糕)、宏(是的，我知道)、混合(不是这些语言)等。但这仍然很丑。

这是一个特定的问题，但它发生在我身上好几次，我希望能够将静态成员“注入(inject)”到派生类中以优雅地解决问题。

非常感谢您的帮助。

编辑:感谢您的好回答，在 C++ 中也可能使用 CRTP(Curiously recurring template pattern)，但在 C#/Java 中则不行(没有多重继承)。当然，必须有权访问派生类并添加这个基类，所以问题仍然存在(如果没有其他方法，这看起来最好)。

编辑 2:使用当前语言看起来是不可能的。每个类的静态部分都不是继承的(没错)，但是没有与每个类关联的继承单例，所以这类问题不能这么优雅地解决。为了说明问题，请看以下代码:普通成员和静态成员是当前的 OOP 语言功能，“单例”(或任何单词)成员是我的建议/愿望:

class Base
{
    static int sMemberBase;
    int memberBase;

    //my wish (note that virtual for methods is allowed!):
    singleton int singletonMemberBase;
};
class Derived : Base
{
    static int sMemberDerived;
    int memberDerived;

    //my wish (note that virtual for methods is allowed!):
    singleton int singletonMemberDerived;
};

//taken apart: (note: XYZStatic classes do not derive)
class Base { int memberBase; }
class BaseStatic { int sMemberBase; } BaseStaticInstance;
class Derived : Base { int memberDerived; }
class DerivedStatic { int sMemberDerived;  } BaseStaticInstance;
//note: Derived::sMemberBase is compile-time changed to Base::sMemberBase

//my wish: (note inheritance!)
class BaseSingleton { int singletonMemberBase; } BaseSingletonInstance;
class DerivedSingleton : BaseSingleton { int singletonMemberDerived; } DerivedSingletonInstance;

如果语言中有类似的东西，我的问题的解决方案将是简单而优雅的:

//with singleton members, I could write counter like this:
class object
{
    singleton int count;
    object() { ++count; }
    ~object() { --count; }
};

Answer 1

在 C++ 中，您可以使用模板基类来实现。基本上它是一个mixin，所以它仍然需要每个类通过从mixin继承来合作:

// warning: not thread-safe
template <typename T>
class instance_counter {
  public:
    static size_t InstancesCount() { return count(); }
    instance_counter() { count() += 1; }
    instance_counter(const instance_counter&) { count() += 1; }
    // rare case where we don't need to implement the copy assignment operator.
  protected:
    ~instance_counter() { count() -= 1; }
  private:
    static size_t &count {
        static size_t counter = 0;
        return counter;
    }
};

class my_class: public instance_counter<my_class> {};

由于每个使用模板的类都有一个不同的基类，它有一个不同的 count函数，因此有一个不同的静态拷贝变量 counter.

从使用派生类作为模板参数实例化的模板类继承的技巧称为 CRTP。