Mixin 设计，可为各种应用扩展模板参数结构-解网

问：

我有一个接受结构作为参数的模板化类（这里有一个原因，我不会在这里讨论，但设计需要它）。我正在尝试生成一个可以与此类一起使用的 mixin 设计模式（静态装饰器），以获得最大的灵活性和可扩展性，但我似乎陷入了模板地狱，编译器消息晦涩难懂，无法确定问题所在。

我有一个这样的类：

// User extensible struct
struct X {
    ...
};

struct Y {
    ....
};

template <class T = X, class U = Y>
class Derived : public Base<T,U>      // This inheritance structure is a requirement.
{
...

    using x_type = T;
    using y_type = U;
};

这个想法是，人们可以继承这个类，并默认使用和，或者从和派生的自定义结构，提供额外的属性或函数。这一切都很好。XYXY

添加了 typedef，以便派生类（即 mixin）“知道”使用或打算/希望用于基类的类型，以促进可扩展性。using ...

现在，我想为可以混合/匹配组合的混合蛋白定义一下，因此尝试可能如下所示：Derived

template <class D>
struct mixin_x : public D::x_type {
...
};

template <class D>
struct mixin_y : public D::y_type {
...
};

template < template <class, class> class D, class X, class Y,
    class MixinX = mixin_x< D<X,Y> >,
    class MixinY = mixin_y< D<X,Y> > >

using mixin = D<MixinX,MixinY>;

当头文件包含在编译单元中时，上述内容将进行编译。但是，存在两个问题：

（1）模板错误，大意为“模板参数 1 无效”

例如，以下代码生成上述错误：

mixin< Derived<X,Y>, mixin_x< Derived<X,Y> >, mixin_y< Derived<X,Y> > >;

此外，我什至不能省略上面的第 2 个和第 3 个参数，因为编译器抱怨我在需要 1 个模板参数时提供了 3 个模板参数。它似乎忽略了默认参数，原因我还不明白。mixin

（2）除非我弄错了，否则上述设计不利于在 mixin 包装类上包装第二个 mixin。也就是说，由于模板参数的数量不同，typedef mixin 不能接受另一种以相同方式设计的混合，而必须直接应用于。DerivedDDerived

任何想法或指示（没有双关语！）都是值得赞赏的。

C++ 模板继承装饰器 mixins

我只理解想要编译时混合的一般想法，但我还不明白第二个片段背后的想法是什么，或者它是如何实现的。“DefaultFoo 继承自另一个类”哦，我现在明白了。然后，我将使用外部类作为容器来容纳，和实际的类派生自并执行以下操作： gcc.godbolt.org/z/cn1njYqeGXYBase

答：

1赞 HolyBlackCat 8/26/2023 #1

我不完全理解您在第二个片段中试图做什么，但这是我对编译时混合的替代方法。

每种混合蛋白的形式包括：

template <typename Derived, typename Base>
struct MyMixin : Base {};

我们必须继承的链中的下一个 mixin 在哪里（或者，对于最终的 mixin，我们正在自定义的原始类），并且是继承所有 mixin 的最终类。BaseDerived

首先，一个 mixin 组合器：

template <typename Derived, typename Base, template <typename, typename> typename ...M>
struct CombineMixins
{
    using type = Base;
};

template <typename Derived, typename Base, template <typename, typename> typename M0, template <typename, typename> typename ...M>
struct CombineMixins<Derived, Base, M0, M...>
{
    using NextBase = typename CombineMixins<Derived, Base, M...>::type;
    using type = M0<Derived, NextBase>;
    static_assert(std::derived_from<type, NextBase>, "Mixins must inherit from their second template parameters.");
};

给定一个列表 mixins，链中的最后一个类（我们正在定制的）和最派生的类（传递给 mixins）会相互继承它们。

然后是我们正在自定义的类：（我已将所有内容移动到单个类中，因此您不需要单独将 mixin 应用于和XY)

template <typename Derived>
struct DefaultFoo
{
    DefaultFoo() = delete;
    ~DefaultFoo() = delete;

    struct X
    {
        void foo() {std::cout << "I'm X\n";}
    };
    
    struct Y
    {
        void foo() {std::cout << "I'm Y\n";}
    };

    struct Impl : Base<typename Derived::X, typename Derived::Y>
    {
        void run()
        {
            typename Derived::X x;
            x.foo();

            std::cout << "---\n";

            typename Derived::Y y;
            y.foo();
        }
    };
};

由于您需要从依赖于 mixin 的基础继承，因此我创建了一个嵌套类，并删除了外部类的构造函数/析构函数，因此它仅用作容器。如果不是基类，您可能可以直接使用外部类。

请注意，不要接受来自 mixin 的这些类的覆盖。typename Derived::XX

还有一个小包装器应用于这个类：CombineMixins

template <typename Derived, template <typename/*Derived*/, typename/*NextBase*/> typename ...Mixins>
struct BasicFoo : CombineMixins<Derived, DefaultFoo<Derived>, Mixins...>::type {};

以下是您的使用方法：

template <typename Derived, typename Base>
struct X_mixin : Base
{
    struct X : Base::X
    {
        void foo()
        {
            Base::X::foo();
            std::cout << "I'm X_mixin::X\n";
        }
    };
};

template <typename Derived, typename Base>
struct Y_mixin : Base
{
    struct Y : Base::Y
    {
        void foo()
        {
            Base::Y::foo();
            std::cout << "I'm Y_mixin::Y\n";
        }
    };
};

struct MyFoo : BasicFoo<MyFoo, X_mixin, Y_mixin> {};

int main()
{
    MyFoo::Impl foo;
    foo.run();
}

最终代码：run on gcc.godbolt.org

上一个：通过从基本模板继承来扩展模板

下一个：静态断言基类模板的继承

Mixin 设计，可为各种应用扩展模板参数结构

Mixin design to extend template parameter struct for various applications

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