我的模板类中是否可以有一个静态成员变量，而类的用户不必知道它？

Question

我有一个模板化容器类，类似于这个玩具代码：

template <class ItemType> class MyVector
{
public:
   MyVector() : _numItems(0), _items(NULL) {/* empty */}

   /** Returns a reference to the first item in our array,
     * or a default-constructed item if the array is empty.
     */
   const ItemType & GetFirstItemWithDefault() const
   {
      return (_numItems > 0) ? _items[0] : _defaultItem;
   }

   [other methods omitted because they aren't relevant]

private:
   int _numItems;       // how many valid items (_items) points to
   ItemType * _items;   // demand-allocated
   const ItemType _defaultItem;
};

这个类使用起来非常方便——任何代码都可以#include“MyVector.h”，然后开始声明 MyVector 和 MyVector 等类型的对象，等等可以正常工作（tm），不需要任何麻烦。

然而，让我困扰的一件事是 _defaultItem 成员变量的存在，它的存在只是为了让 GetFirstItemWithDefault() 在容器为空时返回有效引用。反对意见是，如果我声明 N 个 MyVector 对象，这意味着 RAM 中也会存在 _defaultItem 的 N 个副本 --- 即使它们都是相同的且只读，因此每个对象实际上只需要其中一个进程，不是每个 MyVector 都有一个进程。

因此，显而易见的解决方案是使 _defaultItem 静态......但 AFAICT 会带来成本：如果我这样做，任何旧代码都不再可能简单地#include“MyVector.h”并继续。 .. 现在，用户必须确保在他的一个 .cpp 文件中声明该静态变量的存储，这 (a) 是一件令人头疼的事情，(b) 意味着代码的用户必须意识到这一点类的内部实现的细节。由于 _defaultItem 是一个私有成员变量，所以该类的用户不必考虑它，甚至不必意识到它的存在，更不用说知道他需要为其声明存储空间。 （如果两个单独的代码都声明了它的存储空间，而每个代码都不知道对方做了同样的事情怎么办？这不会导致重复符号链接器错误吗？）

因此，我的问题是：有没有办法告诉 C++ 自动为这个静态成员变量提供一个唯一的存储（每个 MyVector 的实例化类型），以便 MyVector 的用户不必知道它？ （请注意，对于 MyVector<...> 的所有可能实例化，它需要是自动的，而不仅仅是对于一些常见情况）

Answer 1

为什么不将该默认项设为该函数的静态本地项？

const ItemType & GetFirstItemWithDefault() const
{
    static const ItemType _default;
    return (_numItems > 0) ? _items[0] : _default;
}

如果您想再次检查其他函数中的默认项，这可能不是您想要的，但为此您也可以将其放入单独的函数中（本身可能是静态的）：

static const ItemType& GetDefault() const
{
  static const ItemType _default;
  return _default;
}

并在需要时调用该函数访问默认项目。

---

也就是说，我认为拥有默认项目并不是很好。 std::vector 也没有它并且不需要它。只需告诉用户检查向量是否为空即可完成。隐藏静态的一个问题是您不知道 ItemType。它可能是一个消耗大量资源的类，而您刚刚创建了另一个实例！也许重新考虑该类的设计，然后切换到 std::vector 。 :)

Answer 2

如果它是模板，编译器将为您发挥作用。只需将静态成员放在标头中，编译器就会发现它仅被实例化一次。

template <class ItemType> 
class MyVector
{
public:
    //...
private:
    static const ItemType _defaultItem;
}; 


template <class ItemType> 
const ItemType MyVector<ItemType>::_defaultItem;

Answer 3

因此，显而易见的解决方案是
_defaultItem static ....但是AFAICT是有代价的：如果我这样做，
任何旧的都不再可能
一段简单的#include 代码
“MyArray.h”然后继续...现在用户已经
确保为此声明存储空间
他的 .cpp 之一中的静态变量
文件，这是一个痛苦

不。这种恐惧是出于担忧。在 template 中，您可以（必须）在同一文件中声明 static 变量。

template <class ItemType> class MyVector
{
  const ItemType _defaultItem;
};
template <class ItemType>
const ItemType MyVector<ItemType>::_defaultItem; // ok (no multiple symbols)

另请注意，仅当调用 GetFirstItemWithDefault() 时，才会实例化此static 成员。所以也不用担心冗余分配。

唯一需要担心的是为所有 ItemType 提供默认构造函数，因为 static 对象通常会依赖于默认构造函数（您必须我想已经在乎了）。就是这样。