java - 创建运行时特定于类的寄存器系统的最佳方法？

Question

我目前正在尝试创建一个系统，在该系统中我希望能够在运行时为类分配唯一的系列 ID。本质上，我希望能够在运行时注册后基于整数值区分类。

此用例是该系统将用作组件系统的官僚机构。所有类都是类组件的后代(不一定是直接的)；并在运行时注册。

出于以下几个原因，我希望能够做到这一点:

• 扩展的简易性和安全性:人们不必修改基础组件系统中的庞大列表来添加组件。
• 效率:内部查找是使用此整数值完成的，因此可以是 O(1) 而不是搜索查找。由于这些组件将构成系统的主体，因此我不希望将其设为实例变量。我不能忽视这个方面，因为测试用例已经表明我无法承受 > O(1) 的移除和插入。 (第一个实现使用 map 查找表)

我正在寻找编译时检查的实现；不是基于契约(Contract)的解决方案。Java 中基于契约的解决方案是:

interface Component {

   // Should return the value of a static variable
   int getFamilyID();
   int setFamilyID(int id);
}

class Foo implements Component {

   static int familyID = 0;

   int getFamilyID(){ return familyID; }
   int setFamilyID(int id){ familyID = id; }
}

class System {  // Singleton
   static int registeredComponents = 0;
   void register(Component c){ c.setFamilyID(registeredComponents++); }   
}

这显然行不通，原因有二:

• 我无法指定 A.getFamilyID() 除非我将变量公开；用例:c.getFamilyID() == Foo.getFamilyID(); (而不是 instanceof)
• 到处都是冗余代码； Component 的每个实现都需要复制粘贴实现。

我认为我可以使用指定静态变量的模板解决 C++ 中的问题，但是当类不是 Component 的直接后代时，这将变得不可用。

我也不能在 Java 中使用枚举，因为它们是特定于语言的，而且组件的数量会使单个文件的代码变得庞大。 (还有；它们都必须再次在一个地方指定)

在这件事上的任何帮助或对我为什么要“做错事”(TM) 的见解都会很有帮助 :-)

编辑:为了澄清，我想要一些方法来确保在编译时可以在组件类中设置的静态整数的代码约定。

Answer 1

你基本上要求的是一个特定的运行时在编译时检查行为。在一般情况下，即根本不可能:你可以编写所有你想要的功能，但编译器永远无法确保您调用对于每种类型，给定函数一次，且仅一次。最好的你可以做的是使用某种静态变量，使函数私有(private)的，并把电话放在登记处构造函数:

class Component
{
protected:
    class Registrator
    {
        static int nextId;
        int id;
    public:
        Registrator() ; id( nextId ++ ) {}
        int id() const { return id; }
    };
    //  ...
};

class Derived ; public Component
{
    static Registrator ourId;
    //  ...
};

(您也可以在 Java 中执行此操作。只需将 static Registrator
ourId = new Registrator(); 在每个派生的静态 block 中类。)

您仍然必须(通过契约(Contract))要求每个派生类包含一个且仅包含一个 Registrator 类型的静态成员。副手，我不认为你可以避免这种情况。

请注意，一般来说，只要您有基类和派生类类，你需要依靠契约(Contract)。如果基类有一个虚函数 clone 例如(通常语义)，每个派生类都必须实现它。有无法在编译时强制执行此类操作；一些按契约(Contract)习语编程将允许执行动态类型的对象 clone 返回的运行时是正确，但即使在运行时，你也无法强制执行，返回的对象是一个实际的拷贝，而不是一些完全不相关的实例。

对此我只能说，我从来没有发现这是一个实践中的问题。任何派生自 Component(或任何其他基类)必须知道由组件。你可以(并且应该)验证一些事情，但在最后，你无法验证一切，而在实践中，有人谁推导，忽略契约(Contract)，将创建代码不起作用，您对此无能为力。 (代码审查在这里有很长的路要走。特别是代码审查包括测试范围，坚持所有的契约(Contract)问题已测试)

编辑:

最后一条评论:我反对使用 int 作为标识符。如果比较标识符的性能是重要的是，你仍然可以使用 char const[];如果你保证所有正确获得的标识符指向(因为实际您使用的标识符将是 char const*) 到相同的字符串，你可以只比较指针。派生契约(Contract)然后是类:

class Derived : public Component
{
public:
    static char const* className() { return "Derived"; }
    //  overriding virtual function in Component...
    char const* type() const { return className(); }
    //  ...
};

然后，只需使用 className 返回的 char const* 或者type 作为您的标识符。

派生类的作者打字有点多，但至少在 C++ 中，总是有宏来简化它。事实上，我会为这种事情推荐一个宏，甚至使用上面的原始解决方案。如果派生类都使用宏，可以在不改变策略的情况下改变策略其他任何东西。