談C#與C++在靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)上的區(qū)別
在C#中,類的靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)用于在使用類之前進(jìn)行相關(guān)的初始化工作;比如,初始化靜態(tài)成員或執(zhí)行特定操作。CLR 在***次創(chuàng)建該類對象或調(diào)用該類靜態(tài)方法時(shí)自動(dòng)調(diào)用靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)。同時(shí),CLR保證靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)的線程安全性(準(zhǔn)確地說是,只會(huì)調(diào)用一次,不存在多線程問題)。
下面是MSDN對靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)特點(diǎn)的描述:
1.靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)既沒有訪問修飾符,也沒有參數(shù)
2.在創(chuàng)建***個(gè)實(shí)例或引用任何靜態(tài)成員之前,將自動(dòng)調(diào)用靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)來初始化類
3.無法直接調(diào)用靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)
4.在程序中,用戶無法控制何時(shí)執(zhí)行靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)
C++語言規(guī)范并未包含類似靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)的東西,但在使用類之前做初始化工作的需求卻是客觀存在的。就滿足需求本身來講,C++完全可以通過手動(dòng)方式實(shí)現(xiàn),但要處理好初始化時(shí)機(jī),線程安全性等問題。本文則嘗試通過C++的模版機(jī)制模擬實(shí)現(xiàn)靜態(tài)構(gòu)造函數(shù),避免手動(dòng)初始化的繁瑣實(shí)現(xiàn)。對于需要靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)的類A,只需用繼承static_constructable<A>模版類,并提供 static void statici_constructor()靜態(tài)方法即可:
- class A : static_constructable<A>
- {
- public:
- static void static_constructor() {
- std::cout << “static constructor a” << std::endl;
- s_string = “abc”; //初始化靜態(tài)數(shù)據(jù)
- }
- static std::string s_string;
- public:
- A(){
- std::cout << “constructor a” << std::endl;
- }
- private:
- int m_i;
- };
- std::string A::s_string;
- int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){
- std::cout << “beginning of main” << std::endl;
- assert(sizeof(A) == sizeof(int));//繼承不改變A的內(nèi)存布局
- assert(A::s_string == ““);
- A a1;
- assert(A::s_string == “abc”);
- A a2;
- std::cout << “end of main” << std::endl;
- return 0;
- }
輸出:
- beginning of main
- static constructor a //創(chuàng)建A對象前自動(dòng)調(diào)用靜態(tài)構(gòu)造方法,一次且僅一次
- constructor a
- constructor a
- end of main
下面是static_constructable類模板的實(shí)現(xiàn):
- template<typename T>
- class static_constructable
- {
- private:
- struct helper{
- helper(){
- T::static_constructor();
- }
- };
- protected:
- static_constructable(){
- static helper placeholder;
- }
- };
上面的實(shí)現(xiàn)把對A::static_constructor()的回調(diào)放到內(nèi)部類helper的構(gòu)造函數(shù)中;并在static_constructable<A>()中定義一個(gè)helper局部靜態(tài)變量;C++保證在構(gòu)造派生類 A的對象時(shí),會(huì)先調(diào)用基類static_constructable<A>的構(gòu)造函數(shù),且靜態(tài)局部變量只會(huì)構(gòu)造一次,這樣就達(dá)到調(diào)用一次且僅一次A::static_constructor()的目的。
static_constructor類模板簡單地模擬了C#的靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)機(jī)制,它具有以下特點(diǎn):
1. 在***次構(gòu)造類對象之前自動(dòng)調(diào)用類提供的靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)
2. 靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用的時(shí)機(jī)是確定的
3. 利用了C++的局部靜態(tài)變量初始化機(jī)制保證了線程安全性(更正:實(shí)際并非線程安全,C++標(biāo)準(zhǔn)不涉及多線程問題,而一般編譯器實(shí)現(xiàn)也非線程安全,更多參見評論部分)
4. 基于繼承的實(shí)現(xiàn)機(jī)制并未改變派生類的對象內(nèi)存布局
不過,和本文開始列出的C#靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)的幾個(gè)特點(diǎn)相比,本實(shí)現(xiàn)還有明顯的不足:無法通過調(diào)用類A的靜態(tài)方法觸發(fā)靜態(tài)構(gòu)造函數(shù);類A的靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)必須是public的。
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