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從成員派生

目的

從派生類的 datamember 初始化基類。

動機

在 C++ 中，基類在派生類成員之前初始化。這樣做是因為派生類成員可以使用物件的基部分。因此，所有基部分（即所有基類）必須在派生類成員之前初始化。但是，有時需要從僅在派生類中可用的 datamember 初始化基類。這聽起來與 C++ 語言的規則相矛盾，因為傳遞給基類建構函式的引數（派生類成員）必須完全初始化。這會導致迴圈初始化問題（無限迴歸）。

以下程式碼是從 Boost 庫 獲取的， 顯示了這個問題。

#include <streambuf>
#include <ostream>

namespace std {
  class streambuf;
  class ostream {
    explicit ostream(std::streambuf * buf);
    //...
  };
}

// A customization of streambuf.
class fdoutbuf : public std::streambuf
{
public:
    explicit fdoutbuf( int fd );
    //...
};

class fdostream : public std::ostream
{
protected:
    fdoutbuf buf;
public:
    explicit fdostream( int fd )
        : buf( fd ), std::ostream( &buf )
        // This is not allowed: buf can't be initialized before std::ostream.
        // std::ostream needs a std::streambuf object defined inside fdoutbuf.
    {}
};

上面的程式碼片段展示了程式設計師想要自定義 std::streambuf 類的情況。他們透過從 std::streambuf 繼承在 fdoutbuf 中這樣做。fdoutbuf 類用作 fdostream 類的成員，它是一種 std::ostream 類。但是，std::ostream 類需要指向 std::streambuf 類或其派生類的指標。指向 buf 的指標型別是合適的，但是隻有在 buf 被初始化的情況下傳遞它才有意義。但是，除非所有基類都被初始化，否則它不會被初始化。因此產生了無限迴歸。從成員派生慣用法解決了這個問題。

解決方案和示例程式碼

這個慣用法利用了基類按宣告順序初始化的事實。派生類控制其基類的順序，進而控制它們的初始化順序。在這個慣用法中，添加了一個新類，專門用來初始化導致問題的派生類中的成員。這個新類在所有其他基類之前被引入到基類列表中。由於新類在需要完全構造引數的基類之前，它先被初始化，然後引用可以像往常一樣被傳遞。以下是使用從成員派生慣用法進行的解決方案。

#include <streambuf>
#include <ostream>

class fdoutbuf : public std::streambuf
{
public:
    explicit fdoutbuf(int fd);
    //...
};

struct fdostream_pbase // A newly introduced class.
{
    fdoutbuf sbuffer; // The member moved 'up' the hierarchy.
    explicit fdostream_pbase(int fd)
        : sbuffer(fd)
    {}
};

class fdostream
    : protected fdostream_pbase // This class will be initialized before the next one.
    , public std::ostream
{
public:
    explicit fdostream(int fd)
        : fdostream_pbase(fd),   // Initialize the newly added base before std::ostream.
          std::ostream(&sbuffer) //  Now safe to pass the pointer.
    {}
    //...
};

int main()
{
  fdostream standard_out(1);
  standard_out << "Hello, World\n";
  return 0;
}

fdostream_pbase 類是新引入的類，它現在具有 sbuffer 成員。fdostream 類從這個新類繼承，並在其基類列表中將其新增到 std::ostream 之前。這確保了 sbuffer 在 std::ostream 之前被初始化，並且指標可以安全地傳遞給它的建構函式。

已知用途

• Boost 從成員派生