Zeno节点系统中的C++最佳实践

文章目录

• 1.经典的多态案例

• （1）多态用于设计模式之“模板模式”
• （2）shared_ptr 如何深拷贝？
• （3）能把拷贝构造函数也作为虚函数？

• 5.CRTP
• 6.类型擦除
• 7.全局变量初始化的妙用
• 8.逗号表达式的妙用
• 9.静态初始化(static-init)大法
• 10.模板类设计与类体系设计

• （1）模板类设计：采用一个普通的抽象类作为基类
• （2）类体系设计：纯虚类如何放入容器里
• （3）运行时多态

1.经典的多态案例

IObject 具有一个 eatFood 纯虚函数，而 CatObject 和 DogObject 继承自 IObject，他们实现了 eatFood 这个虚函数，实现了多态。

• 注意这里解构函数（~IObject）也需要是虚函数，否则以 IObject * 存储的指针在 delete 时只会释放 IObject 里的成员，而不会释放 CatObject 里的成员 string m_catFood。
• 所以这里的解构函数也是多态的，他根据类型的不同调用不同派生类的解构函数。
• override 作用：减少告警，派生类的override写错的话，也不会重新创建一个新的虚函数，比较安全
• eg：my_course/course/15/a.cpp

#include <memory>
#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

struct IObject {
    IObject() = default;
    IObject(IObject const &) = default;
    IObject &operator=(IObject const &) = default;
    virtual ~IObject() = default;

    virtual void eatFood() = 0;
};

struct CatObject : IObject {
    string m_catFood = "someFish";

    virtual void eatFood() override {
        cout << "cat is eating " << m_catFood << endl;
        m_catFood = "fishBones";
    }

    virtual ~CatObject() override = default;
};

struct DogObject : IObject {
    string m_dogFood = "someMeat";

    virtual void eatFood() override {
        cout << "dog is eating " << m_dogFood << endl;
        m_dogFood = "meatBones";
    }

    virtual ~DogObject() override = default;
};

int main() {
    shared_ptr<CatObject> cat = make_shared<CatObject>();
    shared_ptr<DogObject> dog = make_shared<DogObject>();

    cat->eatFood();
    cat->eatFood();

    dog->eatFood();
    dog->eatFood();

    return 0;
}

• 测试：

（1）多态用于设计模式之“模板模式”

这样之后如果有一个任务是要基于 eatFood 做文章，比如要重复 eatFood 两遍。

• 就可以封装到一个函数 eatTwice 里，这个函数只需接受他们共同的基类 IObject 作为参数，然后调用 eatFood 这个虚函数来做事
• 这样只需要写一遍 eatTwice，就可以对猫和狗都适用，实现代码的复用（dont-repeat-yourself），也让函数的作者不必去关注点从猫和狗的其他具体细节，只需把握住他们统一具有的“吃”这个接口
• 只要参数不涉及生命周期，那么一定要用普通指针，
• eg：my_course/course/15/a.cpp

#include <memory>
#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

struct IObject
{
    IObject() = default;
    IObject(IObject const &) = default;
    IObject &operator=(IObject const &) = default;
    virtual ~IObject() = default;

    virtual void eatFood() = 0;
};

struct CatObject : IObject
{
    string m_catFood = "someFish";

    virtual void eatFood() override
    {
        cout << "cat is eating " << m_catFood << endl;
        m_catFood = "fishBones";
    }

    virtual ~CatObject() override = default;
};

struct DogObject : IObject
{
    string m_dogFood = "someMeat";

    virtual void eatFood() override
    {
        cout << "dog is eating " << m_dogFood << endl;
        m_dogFood = "meatBones";
    }

    virtual ~DogObject() override = default;
};
void eatTwice(IObject *obj)
{
    obj->eatFood();
    obj->eatFood();
}

int main()
{
    shared_ptr<CatObject> cat = make_shared<CatObject>();
    shared_ptr<DogObject> dog = make_shared<DogObject>();

	eatTwice(cat.get());
	eatTwice(dog.get());

    return 0;
}

（2）shared_ptr 如何深拷贝？

深拷贝中：make_shared(*p1)，等价于make_shared(int const&)，就是拷贝构造

C++成员函数 return this或者*this 首先说明：this是指向自身对象的指针，*this是自身对象。
return *this 返回 的是当前对象的克隆（副本）或者本身（若 返回 类型为A， 则是克隆（实际上是匿名对象）， 若 返回 类型为A&， 则是本身 ）。

而std::shared_ptr::operator*中element_type& operator*() const noexcept;
所以上述的等价是对的

• ref：c++ 返回*this的成员函数，std::shared_ptr::operator*
• unique_ptr可以转换为shared_ptr，反之不行

#include <memory>
#include <cstdio>

using namespace std;

int main() {
    shared_ptr<int> p1 = make_shared<int>(42);
    shared_ptr<int> p2 = make_shared<int>(*p1);
    *p1 = 233;
    printf("%d\n", *p2);
    return 0;
}

std::unique_ptr<std::string> unique = std::make_unique<std::string>("test");
std::shared_ptr<std::string> shared = std::move(unique);

或:
std::shared_ptr<std::string> shared = std::make_unique<std::string>("test");

（3）能把拷贝构造函数也作为虚函数？

现在我们的需求有变，不是去对同一个对象调用两次 eatTwice，而是先把对象复制一份拷贝，然后对对象本身和他的拷贝都调用一次 eatFood 虚函数（用shared_ptr的深拷贝技术）。

• cat->eatFood（）产生副作用，导致newCat->eatFood()中m_catFood为” fishBones”，逻辑不对，而应该是“someFish”才对

这要怎么个封装法呢？

• 你可能会想，是不是可以把拷贝构造函数也声明为虚函数，这样就能实现了拷贝的多态？不行，因为 C++ 规定“构造函数不能是虚函数”。
• 虚函数表是在构造函数中指定的
• 解决办法1：

#include <memory>
#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

struct IObject
{
    IObject() = default;
    IObject(IObject const &) = default;
    IObject &operator=(IObject const &) = default;
    virtual ~IObject() = default;

    virtual void eatFood() = 0;
};

struct CatObject : IObject
{
    string m_catFood = "someFish";

    virtual void eatFood() override
    {
        cout << "cat is eating " << m_catFood << endl;
        m_catFood = "fishBones";
    }

    virtual ~CatObject() override = default;
};

struct DogObject : IObject
{
    string m_dogFood = "someMeat";

    virtual void eatFood() override
    {
        cout << "dog is eating " << m_dogFood << endl;
        m_dogFood = "meatBones";
    }

    virtual ~DogObject() override = default;
};
void eatTwice(IObject *obj)
{
    obj->eatFood();
    obj->eatFood();
}

int main()
{
    shared_ptr<CatObject> cat = make_shared<CatObject>();
    shared_ptr<DogObject> dog = make_shared<DogObject>();

    shared_ptr<CatObject> newcat = make_shared<CatObject>(*cat);
    shared_ptr<DogObject> newdog = make_shared<DogObject>(*dog);

    cat->eatFood();
    newcat->eatFood();

    dog->eatFood();
    newdog->eatFood();

    return 0;
}

解决办法2：模板函数

• 索性把 eatTwice 声明为模板函数，的确能解决问题，但模板函数不是面向对象的思路，并且如果 cat 和 dog 是在一个 IObject 的指针里就会编译出错，例如右图的 vector<IObject *>（这是游戏引擎中很常见的用法）。
• 右边get()获取的是*IObject，抽象类是不能实例化的，会出错

解决办法3：正确解法：额外定义一个 clone 作为纯虚函数，然后让猫和狗分别实现他

• eg：15/b.cpp

#include <memory>
#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

struct IObject {
    IObject() = default;
    IObject(IObject const &) = default;
    IObject &operator=(IObject const &) = default;
    virtual ~IObject() = default;

    virtual void eatFood() = 0;
    virtual shared_ptr<IObject> clone() const = 0;
};

struct CatObject : IObject {
    string m_catFood = "someFish";

    virtual void eatFood() override {
        cout << "eating " << m_catFood << endl;
        m_catFood = "fishBones";
    }

    virtual shared_ptr<IObject> clone() const override {
        return make_shared<CatObject>(*this);
    }

    virtual ~CatObject() override = default;
};

struct DogObject : IObject {
    string m_dogFood = "someMeat";

    virtual void eatFood() override {
        cout << "eating " << m_dogFood << endl;
        m_dogFood = "meatBones";
    }

    virtual shared_ptr<IObject> clone() const override {
        return make_shared<DogObject>(*this);
    }

    virtual ~DogObject() override = default;
};

void eatTwice(IObject *obj) {
    shared_ptr<IObject> newObj = obj->clone();
    obj->eatFood();
    newObj->eatFood();
}

int main() {
    shared_ptr<CatObject> cat = make_shared<CatObject>();
    shared_ptr<DogObject> dog = make_shared<DogObject>();

    eatTwice(cat.get());
    eatTwice(dog.get());

    return 0;
}

• clone 的调用
  这样一来，我们通用的 eatTwice 函数里只需调用 obj->clone()，就等价于调用了相应的猫或是狗的 make_shared(*obj)，这就实现了拷贝的多态。
• 方法1：如何批量定义 clone 函数？
• 可以定义一个宏 IOBJECT_DEFINE_CLONE，其内容是 clone 的实现。这里我们用 std::decay_t<decltype(*this)> 快速获取了 this 指针所指向的类型，也就是当前所在类的类型。
  Eg:this = const CatObject*，*this是const CatObject&，
  decay_t<decltype(*this)是CatObject，去掉const&
• 宏的缺点是他不遵守命名空间的规则，宏的名字是全局可见的，不符合 C++ 的高大尚封装思想。
• 宏：IOBJECT_DEFINE_CLONE
  高大尚 C++ 封装：zeno::IObject::clone()
• eg：course/15/c.cpp

#include <memory>
#include <string>
#include <iostream>
#include <type_traits>
#include "print.h"

using namespace std;

struct IObject
{
    IObject() = default;
    IObject(IObject const &) = default;
    IObject &operator=(IObject const &) = default;
    virtual ~IObject() = default;

    virtual void eatFood() = 0;
    virtual shared_ptr<IObject> clone() const = 0;
};

#define IOBJECT_DEFINE_CLONE                                 \
    virtual shared_ptr<IObject> clone() const override       \
    {                                                        \
        SHOW(decltype(*this));                                \
        return make_shared<decay_t<decltype(*this)>>(*this); \
    }

struct CatObject : IObject
{
    string m_catFood = "someFish";

    IOBJECT_DEFINE_CLONE

    virtual void eatFood() override
    {
        cout << "eating " << m_catFood << endl;
        m_catFood = "fishBones";
    }

    virtual ~CatObject() override = default;
};

struct DogObject : IObject
{
    string m_dogFood = "someMeat";

    IOBJECT_DEFINE_CLONE

    virtual void eatFood() override
    {
        cout << "eating " << m_dogFood << endl;
        m_dogFood = "meatBones";
    }

    virtual ~DogObject() override = default;
};

void eatTwice(IObject *obj)
{
    shared_ptr<IObject> newObj = obj->clone();
    obj->eatFood();
    newObj->eatFood();
}

int main()
{
    shared_ptr<CatObject> cat = make_shared<CatObject>();
    shared_ptr<DogObject> dog = make_shared<DogObject>();

    eatTwice(cat.get());
    eatTwice(dog.get());

    SHOW(const int &);
    return 0;
}

• 方法2：如何批量定义 clone 函数？
  另一种方法是定义一个 IObjectClone 模板类。其模板参数是他的派生类 Derived。
  然后在这个 IObjectClone 里实现 clone 即可。那为什么需要派生类作为模板参数？
  因为 shared_ptr 的深拷贝需要知道对象具体的类型。
  注意这里不仅 make_shared 的参数有 Derived，this 指针（原本是 IObjectClone const * 类型）也需要转化成 Derived 的指针才能调用 Derived 的拷贝构造函数 Derived(Derived const &)。
• eg：course/15/d.cpp
• ref：const 指针与指向const的指针



• 
  

5.CRTP

CRTP (Curiously Recurring Template Pattern / 奇异递归模板模式)

• 形如 struct Derived : Base {};
  基类模板参数包含派生类型的，这种就是传说中的 CRTP。
  包含派生类型是为了能调用派生类的某些函数（我们这个例子中是拷贝构造函数）。
• 我们的目的是让基类能调用派生类的函数，其实本来是可以通过虚函数的，但是：

1. 虚函数是运行时确定的，有一定的性能损失。
2. 拷贝构造函数无法作为虚函数。
这就构成了 CRTP 的两大常见用法：
1. 更高性能地实现多态。
2. 伺候一些无法定义为虚函数的函数，比如拷贝构造，拷贝赋值等。

• 参考：Fluent C++：奇异递归模板模式（CRTP）

CRTP 的一个注意点：如果派生类是模板类

• 如果派生类 Derived 是一个模板类，则 CRTP 的那个参数应包含派生类的模板参数，例如：

template <class T>
struct Derived : Base<Derived<T>> {};

CRTP 的改进：如果基类还想基于另一个类

• eg：course/15/d.cpp
  现在我们的需求有变，需要新增一个“超狗(superdog)”类，他继承自普通狗(dog)。
  这时我们可以给 IObjectClone 新增一个模板参数 Base，其默认值为 IObject。
  这样当用户需要的时候就可指定第二个参数 Base，从而控制 IObjectClone 的基类，也就相当于自己继承自那个 Base 类了，不
  指定的话就默认 IObject。

IObject：一切 Zeno 对象的公共基类

• std:any,随着Iobject拷贝而拷贝，随着Iobject销毁而销毁

IObjectClone：自动实现所有 clone 系列虚函数

• assign 是什么东西？
  assign(IObject *other) 是用于拷贝赋值，把对象就地拷贝到另一个地址的对象去。
  同理还有 move_assign 对应于移动赋值，move_clone 对应于移动构造
  就这样把 C++ 的四大特殊函数变成了多态的虚函数，这就是被小彭老师称为自动虚克隆(auto-vitrual-clone)的大法。

6.类型擦除

• 开源的体积数据处理库 OpenVDB 中有许多“网格”的类（可以理解为多维数组），例如：
  openvdb::Vec3fGrid，FloatGrid，Vec3IGrid，IntGrid，PointsDataGrid
  我们并不知道他们之间的继承关系，可能有也可能没有。
• 但是在 Zeno 中，我们必须有。他们还有一些成员函数，这些函数可能是虚函数，也可能不是。
  如何在不知道 OpenVDB 每个类具体继承关系的情况下，实现我们想要的继承关系，从而实现封装和代码重用？
  简单，只需用一种称为类型擦除(type-erasure)的大法。
• 类型擦除：还是以猫和狗为例
  例如右边的猫和狗类，假设这两个类是某个第三方库里写死的。居然没有定义一个公用的 Animal 基类并设一个 speak 为虚函数。现在你抱怨也没有用，因为这个库是按 LGPL 协议开源的，你只能链接他，不能修改他的源码，但你的老板却要求你把 speak 变成一个虚函数。



• 你还是可以照常定义一个 Animal 接口，其具有一个纯虚函数 speak。然后定义一个模板类 AnimalWrapper，他的模板参数 Inner 则是用来创建他的一个成员 m_inner。
• 然后，给 AnimalWrapper 实现 speak 为原封不动去调用 m_inner.speak()。
• 这样一来，你以后创建猫和狗对象的时候只需绕个弯改成用 new AnimalWrapper 创建就行了，或者索性：

using WrappedCat = AnimalWrapper<Cat>;

• 就这样，根本不用修改 Cat 和 Dog 的定义，就能随意地把 speak 封装为多态的虚函数。只要语义上一样，也就是函数名字一样，就可以用这个办法随意转换任意依赖的操作为虚函数。
• 实际上 std::any 也是一个类型擦除的容器……
  这里我们的 Animal 擦除了 speak 这个成员函数，而 std::any 实际上是擦除了拷贝构造函数和解构函数，std::function 则是擦除 operator() 函数。
• 参考：Chapter 34. Boost.TypeErasure

类型擦除利用的是 C++ 模板的惰性实例化

• 由于 C++ 模板惰性编译的特性，这个擦除掉的表达式会在你实例化 AnimalWrapper 的时候自动对 T 进行编译。这意味着如果你给他一个不具有一个名为 speak 成员函数的类（比如这里的 Phone 类只有 play 函数）就会在实例化的那行出错。
• 注意：这里的 m_inner.speak() 只是一个例子，其实不一定是成员函数，完全可以是 std::sort(m_inner.begin(), m_inner.end()) 之类的任意表达式，只要语义上通过，就可以实例化。
• Zeno 中对 OpenVDB 的类型擦除
  结合类型擦除技术，自动虚克隆技术。
  VDBGrid 作为所有网格类的基类提供各个操作做为虚函数，VDBGridWrapper 则是那个实现了擦除的包装类。
• 继承体系：VDBFloatGrid继承至VDBGrid，VDBGrid继承至IObject
• typename目的是：让她知道GridT::Ptr是个类型

7.全局变量初始化的妙用

我们可以定义一个 int 类型全局变量 helper，然后他的右边其实是可以写一个表达式的，这个表达式实际上会在 main 函数之前执行！

• 全局变量的初始化会在 main 之前执行，这实际上是 C++ 标准的一部分，我们完全可以放心利用这一点来执行任意表达式。
• eg：course/15/g.cpp

8.逗号表达式的妙用

那么这里是因为比较巧合，printf 的返回类型正好是 int 类型，所以可以用作初始化的表达式。如果你想放在 main 之前执行的不是 printf 而是别的比较复杂的表达式呢？

• 可以用逗号表达式的特性，总是会返回后一个值，例如 (x, y) 始终会返回 y，哪怕 x 是 void 也没关系。因此只需要这样写就行：
• eg：

static int helper = (任意表达式, 0);

lambda 的妙用

• []{ xxx; yyy; return zzz; }()
  可以在表达式层面里插入一个语句块，本质上是立即求值的 lambda 表达式（内部是分号级别，外部是逗号级别）。
• 在函数体内也可以这样：

[&]{ xxx; yyy; return zzz; }()
来在语句块内使用外部的局部变量。

9.静态初始化(static-init)大法

带有构造函数和解构函数的类

• eg：course/15/f.cpp
  实际上，只需定义一个带有构造函数和解构函数的类（这里的 Helper），然后一个声明该类的全局变量（helper），就可以保证：

1. 该类的构造函数一定在 main 之前执行
2. 该类的解构函数一定在 main 之后执行

• 该技巧可用于在程序退出时删除某些文件之类。类似C语言atexit
  这就是静态初始化(static-init)大法。

静态初始化用于批量注册函数

• 我们可以定义一个全局的函数表（右图中的 functab），然后利用小彭老师的静态初始化大法，把这些函数在 main 之前就插入到全局的函数表。
• 这样 main 里面就可以仅通过函数名从 functab 访问到他们，从而 catFunc 和 dogFunc 甚至不需要在头文件里声明（只需要他们的函数签名一样即可放入 function 容器）。
• eg：course/15/h.cpp

静态初始化的顺序是符号定义的顺序决定的，若在不同文件则顺序可能打乱

• 你可能已经兴冲冲地把 dogFunc 和 catFunc 挪到另一个文件，然后把 functab 声明为 extern std::map<…> functab;
• 就是说，如果 functab 所在的 main.o 文件在链接中是处于 cat.o 和 dog.o 后面的话，那么 cat.o 和 dog.o 的静态初始化就会先被调用，这时候 functab 的 map 还没有初始化（map 的构造函数也是静态初始化！）从而会调用未初始化的 map 对象导致奔溃。

• eg：course/15/i.cpp

函数体内的静态初始化

• 为了寻找思路，我们把眼光挪开全局的 static 变量，来看看函数的 static 变量吧！
• 众所周知，函数体内声明为 static 的变量即使函数退出后依然存在。
• 实际上函数的 static 变量也可以指定初始化表达式，这个表达式会在第一次进入函数时执行。
  注意：是第一次进入的时候执行而不是单纯的在 main 函数之前执行哦！
• eg：course/15/j.cpp

如果函数体内的 static 变量是一个类呢？

• 如果函数体内的 static 变量，是一个带有构造函数和解构函数的类，则 C++ 标准保证：

1. 构造函数会在第一次进入函数的时候调用。
2. 解构函数依然会在 main 退出的时候调用。
3. 如果从未进入过函数（构造函数从未调用过）则 main 退出时也不会调用解构函数。

• 并且即使多个线程同时调用了 func，这个变量的初始化依然保证是原子的（C++11 起）。
  这就是函数静态初始化(func-static-init)大法。
• course/15/k.cpp

函数静态初始化可用于“懒汉单例模式”

• eg：course/15/l.cpp
  getMyClassInstance() 会在第一次调用时创建 MyClass 对象，并返回指向他的引用。
  根据 C++ 函数静态变量初始化的规则，之后的调用不会再重复创建。
  并且 C++11 也保证了不会多线程的危险，不需要手动写 if 去判断是否已经初始化过，非常方便！

#include <cstdio>
#include <thread>

struct MyClass
{
    MyClass()
    {
        printf("MyClass initialized\n");
    }

    void someFunc()
    {
        printf("MyClass::someFunc called\n");
    }

    ~MyClass()
    {
        printf("MyClass destroyed\n");
    }
};

static MyClass &getMyClassInstance()
{
    static MyClass inst;
    return inst;
}

int main()
{
    std::thread t_thread1(getMyClassInstance);
    std::thread t_thread2(getMyClassInstance);
    std::thread t_thread3(getMyClassInstance);
    getMyClassInstance().someFunc();
    t_thread1.join();
    t_thread2.join();
    t_thread3.join();
    return 0;
}

• 测试：

函数静态初始化和全局静态初始化的配合

• 函数静态初始化和全局静态初始化的配合
  如果在全局静态初始化（before_main）里使用了函数静态初始化（Helper）会怎样？
  会让函数静态初始化（Helper）执行得比全局静态初始化（before_main）还早！

用包装，避免因为链接的不确定性打乱了静态初始化的顺序

• 利用这个发现，我们意识到可以把 functab 用所谓的“懒汉单例模式”包装成一个 getFunctab() 函数，里面的 inst 变量会在第一次进入的时候初始化。因为第一次调用是在 defCat 中，从而保证是在所有 emplace 之前就初始化过，因此不会有 segfault 的问题了！
• Eg：把catFunc()和static int defCat放到另外一个cpp文件里面
• course/15/m.cpp

函数表结合工厂模式

• make_unique<>返回的是一个函数function
• eg：course/15/n.cpp

Zeno 中定义节点的宏

• 在 Zeno 中每个节点还额外有一个 Descriptor 的信息，因此遵循以下格式：

ZENO_DEFNODE(ClassName)({...<descriptor-brace-initializer>...})

• _defNodeClassHelper返回的是一个lambda，后面增加个()才是完整的
• 这里没使用逗号表达式是因为#define会出错
• Descriptor 的定义

在参数类型已经确定的情况下，例如：
void func(Descriptor const &desc);
则 func(Descriptor(...));
与 func({...});
等价（C++11 起）。

• Zeno 中一切节点的基类
  输入输出全部存储在节点的 inputs 和 outputs 成员变量上。
  inputBounds 表示他连接在哪个节点的哪个端口上，比如 {“PrimitiveCreate”, “prim”} 就表示这个端口连接了 PrimitiveCreate 节点的 prim 输出端口。
  （zany 是 shared_ptr 的缩写）



• eg：一个节点的定义，以 MakeBoxPrimitive 为例



• MaxBoxPrimitive 节点的内部：apply 的定义
  通过 get_input<T>(“name”) 获取端口名 name 上类型为 T 的对象，如果类型不是 T，则出错。



• NumericObject 的定义
• NumericObject 是基于 std::variant 的。
• 注意他的 get 成员函数，这和 std::get 相比更安全，例如 value 是 int 类型，但用户却调用了 get。则这里 is_constructible 是 true，不会出错，而是会自动把 int转换成 float 类型。同样地如果输入是 float，却调用了 get 的话，那么就相当于 vec3f(val) 也就是三个分量都是 val 的三维矢量，同样不会出错。
• 参考：C++ std::is_constructible模板用法及代码示例，std::is_constructible



• MaxBoxPrimitive 节点的内部：apply 的定义
  通过 set_output(“name”, std::move(obj)) 来指定名字为 name 的输出端口对象为 obj。

10.模板类设计与类体系设计

• 参考：理解 std::declval 和 decltype

（1）模板类设计：采用一个普通的抽象类作为基类

基类抽象化方案1：
模板类的体系设计中，如果基类的代码、数据很多，可能会导致膨胀问题。

• 一个解决方法是采用一个普通的基类，并在其基础上建立模板化的基类：
• 这样的写法，可以将通用逻辑（不必泛型化的）抽出到 base 中，避免留在 base_t 中随着泛型实例化而膨胀。

struct base {
  virtual ~base_t(){}
  
  void operation() { do_sth(); }
  
  protected:
  virtual void do_sth() = 0;
};

template <class T>
  struct base_t: public base{
    protected:
    virtual void another() = 0;
  };

template <class T, class C=std::list<T>>
  struct vec_style: public base_t<T> {
    protected:
    void do_sth() override {}
    void another() override {}
    
    private:
    C _container{};
  };

（2）类体系设计：纯虚类如何放入容器里

基类抽象化方案2：
顺便也谈谈纯虚类，抽象类的容器化问题。

• 对于类体系设计，我们鼓励基类纯虚化，但这样的纯虚基类就无法放到 std::vector 等容器中了：

#include <iostream>

namespace {
  struct base {};

  template<class T>
    struct base_t : public base {
      virtual ~base_t(){}
      virtual T t() = 0;
    };

  template<class T>
    struct A : public base_t<T> {
      A(){}
      A(T const& t_): _t(t_) {}
      ~A(){}
      T _t{};
      virtual T t() override { std::cout << _t << '\n'; return _t; }
    };
}

std::vector<A<int>> vec; // BAD

int main() {
}

这里用 declval 是没意义的，应该使用智能指针来装饰抽象基类：

std::vector<std::shared_ptr<base_t<int>>> vec;

int main(){
  vec.push_back(std::make_shared<A<int>>(1));
}

（3）运行时多态

放弃基类抽象化的设计方案，改用所谓的运行时多态 trick 来设计类体系。

• 其特点是基类不是基类，基类的嵌套类才是基类：Animal::Interface 才是用于类体系的抽象基类，它是纯虚的，但却不影响 std::vector 的有效编译与工作。Animal 使用简单的转接技术将 Animal::Interface 的接口（如 toString()）映射出来，这种转接有点像 Pimpl Trick

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>
#include <vector>

class Animal {
 public:
  struct Interface {
    virtual std::string toString() const = 0;
    virtual ~Interface()                 = default;
  };
  std::shared_ptr<const Interface> _p;

 public:
  Animal(Interface* p) : _p(p) { }
  std::string toString() const { return _p->toString(); }
};

class Bird : public Animal::Interface {
 private:
  std::string _name;
  bool        _canFly;

 public:
  Bird(std::string name, bool canFly = true) : _name(name), _canFly(canFly) {}
  std::string toString() const override { return "I am a bird"; }
};

class Insect : public Animal::Interface {
 private:
  std::string _name;
  int         _numberOfLegs;

 public:
  Insect(std::string name, int numberOfLegs)
      : _name(name), _numberOfLegs(numberOfLegs) {}
  std::string toString() const override { return "I am an insect."; }
};

int main() {
  std::vector<Animal> creatures;

  creatures.emplace_back(new Bird("duck", true));
  creatures.emplace_back(new Bird("penguin", false));
  creatures.emplace_back(new Insect("spider", 8));
  creatures.emplace_back(new Insect("centipede", 44));

  // now iterate through the creatures and call their toString()

  for (int i = 0; i < creatures.size(); i++) {
    std::cout << creatures[i].toString() << '\n';
  }
}

• 参考：小彭老师 - Zeno节点系统中的C++最佳实践 - 20220410 - OSDT Meetup