使用继承的类模板避免公共成员不可见性和源代码膨胀/重复的更好方法是什么？

Question

上下文:
受保护和公共类成员的继承是面向对象编程的基本概念.下面的简单示例说明了一个经常遇到的情况,其中类CDerived继承了类的所有公共成员,CBase并添加了自己的1个附加函数,而不更改或显式重新定义或重新定义类的任何公共成员CBase.

#include <stdio.h>

class CBase
{
public:
    char Arr[32];

    int Fn1(void) {
        return Arr[1] ^ Arr[sizeof(Arr)-1];
    }

    int Fn2(void) {
        return Arr[2] ^ Arr[sizeof(Arr)-2];
    }
};


class CDerived : public CBase
{
public:  
    int FnSum(void) {
        return Fn1() + Fn2();
    }
};

int main(void)
{
    CDerived ddd;

    printf("%d\n", ddd.Fn1());
    printf("%d\n", ddd.Fn2());
    printf("%d\n", ddd.FnSum());

    return (int)ddd.Arr[0];
};

上面的代码在所有主要编译器上编译都没有问题.

但是,如果希望" 模板化 "此代码,例如:通过参数化Arr数组的大小,那么CBase类模板的所有公共成员对CDerived符合最新C++标准的编译器上的类模板都是不可见的.
以下是问题代码:

#include <stdio.h>

template <unsigned int BYTES>
class CBase
{
public:
    char Arr[BYTES];

    int Fn1(void) {
        return Arr[1] ^ Arr[sizeof(Arr)-1];
    }

    int Fn2(void) {
        return Arr[2] ^ Arr[sizeof(Arr)-2];
    }
};

template <unsigned int BYTES>
class CDerived : public CBase<BYTES>
{
public:

    int FnSum(void) {
        return Fn1() + Fn2() + Arr[0];  // ERRORs: identifiers "Fn1" and "Fn2" and "Arr" are NOT found !
    }
};    

int main(void)
{
    CDerived<32> ddd;

    printf("%d\n", ddd.Fn1());  //No error here
    printf("%d\n", ddd.Fn2());  //No error here
    printf("%d\n", ddd.FnSum());

    return (int)ddd.Arr[0];   //No error here
}

请参阅:
MSVC v19.10:https://godbolt.org/g/eQKDhb
ICC v18.0.0:https
://godbolt.org/g/vBBEQC GCC v8.1:https: //godbolt.org/g/GVkeDh

这个问题有4个解决方案:

解决方案#1:为CBase类模板成员(甚至公共模板)的所有引用添加前缀,CBase<BYTES>::如下所示:

 int FnSum(void) {
        return CBase<BYTES>::Fn1() + CBase<BYTES>::Fn2() + CBase<BYTES>::Arr[0];  
 }

请参阅:
MSVC v19.10:https://godbolt.org/g/48ZJrj
ICC v18.0.0:https
://godbolt.org/g/BSPcSQ GCC v8.1:https: //godbolt.org/g/Vg4SZM

解决方案#2:为CBase类模板成员(甚至公共模板)的所有引用添加前缀,this->如下所示:

 int FnSum(void) {
        return this->Fn1() + this->Fn2() + this->Arr[0];  
 }

请参阅:
MSVC v19.10:https://godbolt.org/g/oBs6ud
ICC v18.0.0:https
://godbolt.org/g/CWgJWu GCC v8.1:https: //godbolt.org/g/Gwn2ch

解决方案#3:using在CDerived类模板中添加一个语句,用于CBase引用的每个成员(甚至是公共的)CDerived,如下所示:

using CBase<BYTES>::Arr;
using CBase<BYTES>::Fn1;
using CBase<BYTES>::Fn2; 

请参阅:
MSVC v19.10:https://godbolt.org/g/gJT8cX
ICC v18.0.0:https
://godbolt.org/g/1RK84A GCC v8.1:https: //godbolt.org/g/d8kjFh

解决方案#4:通过在编译器设置中启用"许可"模式来禁用对C++标准的严格一致性,如下所示:

对于MSVC v19.10删除交换机/permissive-,请参阅:https:
//godbolt.org/g/Yxw89Y对于ICC v18.0.0添加交换机-fpermissive,请参阅:https://godbolt.org/g/DwuTb4
对于GCC v8.1添加开关-fpermissive,请参阅:https://godbolt.org/g/DHGBpW

MSVC注意:根据本文,默认情况下,该/permissive-选项在Visual Studio 2017 v15.5(MSVC编译器v19.11)和更高版本创建的新项目中设置.默认情况下,它未在早期版本中设置,...包括最新的Godbolt.org的Compiler Explorer MSVC版本v19.10.

GCC注意:即使使用-fpermissive编译器开关,GCC v8.1编译器仍然需要类中的using CBase<BYTES>::Arr;语句CDerived(...或其他解决方案之一),以使公共Arr数组在CDerived类模板中可见...但它不需要任何额外的东西来使Fn1()和Fn2()函数可见.

MSVC非解决方案:根据本文和本文,MSVC中的编译错误来自通过符合C++标准模式(/permissive-选项)启用的两阶段名称查找.
此外,根据前一篇文章:" 该/permissive-选项隐式设置符合的两阶段查找编译器行为,但可以通过使用/Zc:twoPhase-switch 来覆盖它 ".
但是,添加两个编译器开关/permissive- /Zc:twoPhase-不会导致"模板化"问题代码在MSVC v19.14中编译,而不会在解决方案#1或#2或#3中描述添加.

MSVC v19.14:https://godbolt.org/z/BJlyA8

有关详细信息,请参阅此条目.

上述解决
方案的问题:解决方案#4不可移植,脱离了C++标准.它也是解决本地问题的全球解决方案(全局转换) - 通常是个坏主意.仅影响部分代码(例如#pragma NOtwoPhase)的编译器开关不存在.
解决方案#1具有抑制虚拟呼叫的意外副作用,因此在一般情况下不适用.
解决方案#1和#2都需要对代码进行许多冗长的添加.这导致源代码膨胀,不添加任何新功能.例如,如果CDerived类模板仅向CBase包含5个公共函数和1个成员变量的类添加2个函数(多次引用)CDerived,则解决方案#1 在派生类中需要14个详细的代码更改/添加,如下所示:

    #include <stdio.h> 

    template <unsigned int BYTES>
    class CBase
    {
    public:
        char Arr[BYTES];

        CBase() {
            for (size_t i=1; i<sizeof(Arr); i++)
            Arr[i] = Arr[i-1]+(char)i;
        }   

        int Fn1(void) {
            return Arr[1] ^ Arr[sizeof(Arr)-1];
        }

        int Fn2(void) {
            return Arr[2] ^ Arr[sizeof(Arr) - 2];
        }

        int Fn3(void) {
            return Arr[3] ^ Arr[sizeof(Arr) - 3];
        }

        int Fn4(void) {
            return Arr[4] ^ Arr[sizeof(Arr) - 4];
        }

        int Fn5(void) {
            return Arr[5] ^ Arr[sizeof(Arr) - 5];
        }
    };


    template <unsigned int BYTES>
    class CDerived : public CBase<BYTES>
    {
    public:

        int FnSum(void) {
            return CBase<BYTES>::Fn1() +
            CBase<BYTES>::Fn2() + 
            CBase<BYTES>::Fn3() + 
            CBase<BYTES>::Fn4() + 
            CBase<BYTES>::Fn5() + 
            CBase<BYTES>::Arr[0] +
            CBase<BYTES>::Arr[1] +
            CBase<BYTES>::Arr[2];
        }

        int FnProduct(void) {
            return CBase<BYTES>::Fn1() * 
            CBase<BYTES>::Fn2() * 
            CBase<BYTES>::Fn3() * 
            CBase<BYTES>::Fn4() * 
            CBase<BYTES>::Fn5() * 
            CBase<BYTES>::Arr[0] *
            CBase<BYTES>::Arr[1] *
            CBase<BYTES>::Arr[2];
        }  
    };

    int main(void)
    {
        CDerived<32> ddd;

        printf("%d\n", ddd.FnSum());
        printf("%d\n", ddd.FnProduct());

        return (int)ddd.Arr[0];
    }

在现实生活中,Base类模板可能包含~50个函数和许多在Derived类模板中多次引用的变量,这需要100次这样的重复编辑!
肯定有更好的办法...

解决方案#3需要较少的工作,因为它不需要CBase在CDerived代码中查找和前缀每个参考成员.的CBase成员,由使用CDerived,需要进行"再声明"有using说法只有一次多少次,这些成员都使用/在被引用的,而不管CDerived的代码.这节省了大量无意识的搜索和打字.

不幸的是,一个一致的声明using CBase<BYTES>::*使得所有受保护的和公共成员在派生类模板中可见,并不存在.

问题:
这个问题是否有一个不太简洁的便携式解决方案？例如,解决方案#5 ......

PS这个问题与这个问题有关.

Answer 1

有可能被投票,我会继续下去,故意不回答你的问题.事实上,我会反过来说,整个努力都是从一开始就被误导了.

您描述的场景类型,子类调用方法或引用其父类的成员,除少数特定情况外,被视为错误代码.如果你想在这个反模式上阅读更多内容,它被称为inherit-to-extend.好的答案回答作为主题的介绍

好吧,它不是那么糟糕的代码,因为它是代码气味:模糊的迹象表明在代码的基本设计中某些东西不太正确.

代码味道还可以,你不必为了避免它们中的每一个而不得不走开,而你所描述的模式在你的情况下可能真的是正确的.然而,这将是顽皮的代码,值得一个大的评论块来解释为什么在这种情况下它是好的.

跳过篮球以便更容易编写顽皮的代码只是一个坏主意.

Answer 2

使用宏在某种程度上简化解决方案3。增强并不是严格必要的，但是可以使生活更轻松。

#include <boost/preprocessor.hpp>

#define USING_ONE(r, base, member)              \
    using base::member;

#define USING_ALL(base, ...)                    \
    BOOST_PP_SEQ_FOR_EACH(                      \
        USING_ONE, base,                        \
        BOOST_PP_VARIADIC_TO_SEQ(__VA_ARGS__)   \
    )

// Near CBase<BYTES>
#define USING_CBASE(param) USING_ALL(CBase<param>, Arr, Fn1, Fn2, Fn3, Fn4, Fn5)

// In CDerived<BYTES>, in a `public:` section
USING_CBASE(BYTES);