C++工具计数

副标题#e#

本文目标是实现一个实用的对C++类计数的类，同时在实现进程中指出一些容易为人忽视的C++常识。

要实现一个类的工具（实例）计数，即措施运行中此类有几多个工具存在，最容易的实现要领是利用静态数据成员。如下：

class Widget {
public:
　　Widget() { ++count; }
　　Widget(const Widget&) { ++count; }
　　~Widget() { --count; }
　　static size_t howMany()
　　{ return count; }
private:
　　static size_t count;
};
//cpp文件中
size_t Widget::count = 0;

留意结构函数也要增加计数，这一点许多人容易健忘。

可是假如措施中有多个需要实例计数的类，则在每个类中插手上面代码未免繁琐、易错。这种环境下，最好是实现一个通用计数类。它应该具备一下特点：

易于利用：任何需要计数的类（以下简称客户类）只要添加少数代码即可利用；

有效率：不增加客户类巨细，对客户类机能没有影响；

结实：客户类利用时，不容易误用。

下面我们将慢慢实现并完善这个通用的计数类。

class Counter {
public:
　　Counter() { ++count; }
　　Counter(const Counter&) { ++count; }
　　~Counter() { --count; }
　　static size_t howMany()
　　　　{ return count; }
private:
　　static size_t count;
};
// This still goes in an implementation file
size_t Counter::count = 0;

上面这个Counter类可否正确完成计数呢？譬喻：Widget类操作它来举办实例计数：

// embed a Counter to count objects
class Widget {
public:
　　.....　// all the usual public
　　　　　 // Widget stuff
　　static size_t howMany()
　　{ return Counter::howMany(); }
private:
　　.....　// all the usual private
　　　　　 // Widget stuff
　　Counter c;
};
//or:
// inherit from Counter to count objects
class Widget: public Counter {
　　.....　// all the usual public
　　　　　 // Widget stuff
private:
　　.....　// all the usual private
　　　　　 // Widget stuff
};

#p#副标题#e#

对付Widget自己来说，Counter完成了任务。然而，假如我们在同一历程中还需要操作Counter来计数Fish类，显然，Counter就不能胜任，因为它只有一个静态成员变量，它会将Widget和Fish的个数一起统计。这个方案不可，怎么办？用模板！如下：

template<typename T>
class Counter {
public:
　　Counter() { ++count; }
　　Counter(const Counter&) { ++count; }
　　~Counter() { --count; }
　　static size_t howMany()
　　{ return count; }
private:
　　static size_t count;
};
// this now can go in header
template<typename T> size_t Counter<T>::count = 0;

则上面的实现酿成：

// embed a Counter to count objects
class Widget {
public:
　　.....
　　static size_t howMany()
　　{return Counter<Widget>::howMany();}
private:
　　.....
　　Counter<Widget> c;
};
//or:
// inherit from Counter to count objects
class Widget: public Counter<Widget> {
　　.....
};

这样，其他类就可以利用Counter计数本身的实例了，它们将互不影响。

上面两种方案都可正确实现计数，我们继承探讨这两种方案的优缺点。

首先讲public担任，即class Widget: public Counter<Widget>这种方案：有履历的读者必定会想到基类Counter的析构函数要变为虚函数。不然通过基类指针delete派生类时，功效未界说（大概导致措施crash或其他）

Counter<Widget> *pw =　new Widget;　// get base class ptr to derived class object
......
delete pw; // yields undefined results if the base class lacks a virtual destructor

但一旦Counter有虚析构函数，就会给类带入vTable，多占用了空间并影响客户类的效率。办理要领可以是将析构函数作为protected成员。这样就不能delete pw，因为它会导致编译错误。

template<typename T>
class Counter {
public:
　　.....
protected:
　　~Counter() { --count; }
　　.....
};

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其次，Counter作为客户类的成员变量这种方案（这时Counter的析构函数必需public）。一个明明的缺点是客户类必需界说Counter为其成员变量同时还得界说一个inline函数以挪用Counter类得HowMany函数。另一个较隐蔽的缺点：它增大了客户类所占用的内存。Counter类没有非静态成员变量，有人就大概会认为Counter工具的巨细为0，其实否则，C++划定所有工具的巨细最小必需为1字节。所以这用方案增加了客户类的巨细。利用派生则纷歧样，基类size可以0，所以public担任方案不会增加客户类的巨细。

除了上面两种方案，还可以利用private担任，即class Widget: private Counter<Widget>。雷同于第一种方案：

#p#分页标题#e#

class Widget: private Counter<Widget> {
public:
　　 // make howMany public
　　 using Counter<Widget>::howMany;
　　 ..... // rest of Widget is unchanged
};

它直接防备下面的代码：

Counter<Widget> *pw =　new Widget; 　//私有担任不答允这样转换

综合看来，public担任方案已经较量完善了。然而，照旧有些值得留意的处所。如果有另一个类SpecialWidget，其担任于Widget，对类SpecialWidget的工具计数就只能如下：

class SpecialWidget: public Widget,
　　public Counter<SpecialWidget> {
public:
};

这样，对SpecialWidget的工具计数是正确的，但对Widget工具的计数是错误的。这时Widget的计数是Widget类的所有工具SpecialWidget类的所有工具的总和。为什么？因为每建设一个SpecialWidget工具，Widget结构函数就要挪用一次，就增加一次计数。

总结

用模板实现的这个工具计数类可以满意绝大大都需求，但不合用于计数有担任干系的类。本文的焦点思想来历于CUG上C++大家Scott Meyers的一篇文章并有所窜改。