为每个 C++ 类模板实例执行一次代码

Question

好的，这很复杂。

我有一个多次实例化的 C++ 类模板。对于这些实例中的每一个，我都需要执行一个注册一些运算符的函数。在使用该模板实例的第一个对象之前，每个模板实例只需执行一次（这并不意味着它必须在编译时发生的在实例化中执行）。

到目前为止，我是手动完成的。但这是一种痛苦。所以我想自动执行注册功能。

我目前的想法是在构造函数中调用一个受保护的注册方法。然而，每当构造类的实例时，这都需要（小）开销。由于经常这样做，我想避免这种开销。

我也尝试使用静态 RAII 帮助器成员，但如果未主动访问静态模板类成员，则不会构造它们，因此此尝试失败。

有没有一种方法可以在没有运行时开销的情况下在类模板实例化（通过函数或可能通过 RAII 辅助类）上执行代码？

Answer 1

您可以添加一个静态数据成员，该成员将在其构造函数和析构函数中执行所需的任何操作。您可以放心地将其定义放入头文件中，因为只要它是模板，它只会被定义一次。唯一需要注意的是，要实例化它，您必须 odr-use 它。

template <typename T>
class Data {
public:
    Data() {
        std::cout << "creating Data<" << typeid(T).name() << '>' << std::endl;
    }
    ~Data() {
        std::cout << "destroying Data<" << typeid(T).name() << '>' << std::endl;
    }
};

template<typename T>
class A {
    static Data<T> data;
public:
    A() {
        // this is necessary for data to be instantiated
        (void)data;
    }
 };

// This also should be in a header
template<typename T>
Data<T> A<T>::data;

int main(){
    A<int> aInt;
    A<int> aInt2;
    A<float> aFloat;
}

Demo

编辑：这实际上有点不安全，因为在不同的翻译单元中创建静态对象的顺序是未指定的，因此例如在执行Data::Data() 时可能没有std::cout（所以不要在那里使用任何静态全局对象）。更安全的方法是在 A::A() 中调用静态函数，尽管它会引入一些开销：

template<typename T>
class A {
    static void createData() {
        static Data<T> data;
    }
public:
    A() {
        createData();
    }
};