类模板实例化：有什么办法绕过这个循环引用吗？

Question

我有两个类用来表示某些硬件：一个 Button 和一个 InputPin 类，它们表示一个按钮，按下该按钮将更改 IC 输入引脚的值。其中一个简单的例子是：

template <int pinNumber> class InputPin 
{
  static bool IsHigh()
  {
     return ( (*portAddress) & (1<<pinNumber) );
  }
};

template <typename InputPin> class Button 
{
  static bool IsPressed()
  {
    return !InputPin::IsHigh();
  }
};

这工作得很好，并且通过使用类模板，下面的条件将像我在汇编中手写的一样紧密地编译（单个指令）。

Button < InputPin<1> > powerButton;

if (powerButton.IsPressed())
   ........;

然而，我正在扩展它来处理中断，并且遇到了循环引用的问题。

与原来的InputPin相比，新的InputPinIRQ类多了一个静态成员函数，当引脚值改变时，硬件会自动调用该函数。我希望它能够通知 Button 类，以便 Button 类可以通知主应用程序它已被按下/释放。我目前正在通过将指针传递给回调函数来做到这一点。为了让编译器内联回调代码，我认为需要将这些函数指针作为模板参数传递。所以现在，这两个新类都有一个额外的模板参数，它是指向回调函数的指针。不幸的是，这给了我一个循环引用，因为要实例化 ButtonIRQ 类，我现在必须执行如下操作：

ButtonIRQ<InputPinIRQ<1, ButtonIRQ< Inp.... >::OnPinChange>, OnButtonChange> pB;

其中 ...... 代表循环引用。

有谁知道如何避免这种循环引用？我是模板新手，所以可能缺少一些非常简单的东西。

附注重要的是，编译器确切地知道中断发生时将运行哪些代码，因为它然后会进行一些非常有用的优化 - 它能够内联回调函数并在 ah/ 上调用的确切地址处逐字插入回调函数的代码w 中断。

Answer 1

我会更改设计，以便按钮与输入引脚相关联：

class Button
{
  boost::smart_ptr<InputPin> p_input_pin;
}

或者更改引脚类别，使其具有订阅者列表。这可能是更好的设计，因为它允许在 pin 值更改时通知许多订阅者。您还可以添加一个方法（设置器）来设置引脚的值。

用例 1：按下按钮。
按下按钮会改变输入引脚的状态。
输入引脚通知事件的订阅者。

用例 2：中断。
中断{object}更改输入引脚的状态。
输入引脚通知事件的订阅者。

订阅者/发布者设计模式非常适合这些用例。

Answer 2

如果它对其他人有帮助，我已经解决了这个问题：

typedef Button< Pin<B7>,  &OnButtonChange > TestButton;

PinIRQ< B7, &TestButton::InputChangedISR > irqPin; 
TestButton testButton;

Button 对象实际上不需要了解有关 PinIRQ 中断的任何信息，因此我可以使用原始（无中断）Pin 类来声明它，它不需要任何与按钮相关的传递作为模板参数。我可以使用此 Button 声明实例化完整的 PinIRQ 类，并且一切正常。

我从 Pin 对象派生 PinIRQ，以便允许我“重载”类模板以提供 Pin 和 PinIRQ

这不是我写过的最好的代码，但它至少可以工作。

Answer 3

我认为这可能是过早优化的情况？

为什么您认为需要将其编译为直接代码，而不是在运行时调度？

Answer 4

也许看看奇怪的重复模板模式

如果你从这个开始的话

template <int pinNumber> class InputPin 
{
  static bool IsHigh()
  {
     return ( (*portAddress) & (1<<pinNumber) );
  }
};

template <int Pin> class Button 
{
  static bool IsPressed()
  {
    return !InputPin<Pin>::IsHigh();  // might need typename here
  }
};

Button < 1 > powerButton;

if (powerButton.IsPressed())

也许它可能会进展到

template <int pinNumber, typename event> class InputPin 
{
  static bool IsHigh()
  {
     event::OnA();
     return ( (*portAddress) & (1<<pinNumber) );
  }
};

template <int Pin> class Button 
{
  static bool IsPressed()
  {
    return !InputPin<Pin,Button>::IsHigh();  // might need typename here
  }

  OnA(){}
  OnB(){}
};