c++ - 用当前类专门化继承的模板函数

Question

最好跳到代码并阅读评论，以便快速了解我正在尝试做的事情，但是我必须尝试描述更多重要的细节:

我想给一个通过类层次结构继承的类添加一个成员函数。我想让派生类不必重新输入任何代码或做任何特殊的事情来自动获得这个功能，我想避免使用宏。这个功能也应该被编译后的任何子类继承(这是其他人将扩展的平台的一部分)。

该函数是一个调试函数，它跟踪指向类实例的自定义智能指针(很像 std::shared_ptr)——我希望能够找出为什么给定实例被保存在内存，这意味着我需要知道指向它的指针。定制的智能指针是模板化的，我想强制用作参数的智能指针的特化与实例的静态类型匹配。

由于这是在框架中，因此对于在编译后扩展层次结构的人启用此功能是相当重要的。

这是在带有 Visual Studio 2010 的 Windows 上编译的。我们很快就会转向 VS 2015，但我不想等待。我们也主要是跨平台的(我们只在必要时为其他平台关闭一些东西)。如果有需要 C++11/14/17/更高版本的解决方案，出于兴趣我还是想听听。

我觉得我需要同时对函数进行模板化和专门化，专门化为某种“ self ”，但我不知道如何让子类获得本质上是复制粘贴的代码，而不是继承的代码.我也明白(我认为)这个函数不适合做虚拟化，但我也想防止子类获得父类的特化。

我认为我可以选择几个选项，但我想知道是否还有我没有想到的更好的选项:

• 放弃尝试实现这种安全
• 改为使用动态检查 - 我还没有想出如何做到这一点。我认为这会更容易，但不太安全，而且我喜欢安全。
• 使用宏自动为 Self 创建一个 typdef，ala https://stackoverflow.com/a/21149648/78823
  • 我不确定这是如何工作的。无论哪种方式，这都只是问题的一半，我认为这不会让我更接近于解决函数声明/继承但不是真正的难题
  • 也不喜欢强制人们使用宏，尤其是对于仅用于调试的东西。

我完全期待完全不同的设计模式是最好的解决方案，但我还没有想到这样的解决方案。

我真的认为编译器能够知道我需要它做的一切来支持这个，但我不确定语言是否知道。

我也非常感谢有关如何更好地表达这个问题的一些帮助或反馈。我自己都很难理解这个问题，更不用说用措辞让其他人理解了。

template<class T>
class CustomSmartPointer {};

class Base {
public:
    void doSomething(CustomSmartPointer<Base> arg) {} //Should be able to say something like CustomSmartPointer<Self> instead, where the compiler knows what I mean by Self
};

class Derived : public Base {
public:
    void doSomething(CustomSmartPointer<Derived> arg) {} //Shouldn't have to specify this declaration, or code, again, as it is direcly copy-pastable from above
};

class Derived2 : public Base {};

void main() {
    Base b;
    Derived d;
    Derived2 d2;

    CustomSmartPointer<Base> cb;
    CustomSmartPointer<Derived> cd;

    b.doSomething(cb);

    d.doSomething(cd);

    d2.doSomething(cb); //This shouldn't compile, as cb is the wrong type for the specialisation that should exist for Derived2::doSomething
}

Answer 1

我将重复解释为什么运行时继承不适合的评论:void doSomething(CustomSmartPointer<Base> arg)和 void doSomething(CustomSmartPointer<Derived> arg)是不相关的成员函数(尽管它们是 Derived 中同名的重载)。如果你不想 void doSomething(CustomSmartPointer<Base> arg)在 Derived 可用，那么运行时继承不适合您的情况。

CRTP 可能是您正在寻找的。

template <class T> 
struct Base {
    void doSomething(CustomSmartPointer<T>);
};

struct Derived: Base<Derived> {}; // will inherit void doSomething(CustomSmartPointer<Derived>) from parent
struct Derived2: Base<Derived2> {}; // will inherit void doSomething(CustomSmartPointer<Derived2>) from parent

当然，这意味着派生类将没有共同的父类。你可以给Base一个非模板父级来修复它，但你不能将它用作 doSomething 的接口(interface).

另一方面，如果你不能修改Base , 和 Derived必须继承Base那么就没有办法避免成员函数被继承，如果调用它是一个错误，那么在编译时捕获错误就很棘手了。但是，您可以覆盖 doSomething(CustomSmartPointer<Base>)在Derived并抛出运行时异常以捕获错误运行时。