阻止用户创建 class 的未命名实例

Question

对于许多RAII "guard" classes，被实例化为匿名变量根本没有意义：

{
    std::lock_guard<std::mutex>{some_mutex};
    // Does not protect the scope!
    // The unnamed instance is immediately destroyed.
}

{
    scope_guard{[]{ cleanup(); }};
    // `cleanup()` is executed immediately!
    // The unnamed instance is immediately destroyed.
}

来自this article：

Anonymous variables in C++ have “expression scope”, meaning they are destroyed at the end of the expression in which they are created.

有什么方法可以防止用户在没有名字的情况下实例化它们吗？ （"Prevent"可能太强了 - "making it very difficult" 也是可以接受的）。

我可以想到两种可能的解决方法，但它们在使用 class:

时引入了语法开销

在 detail 命名空间中隐藏 class 并提供一个宏。

namespace detail
{
    class my_guard { /* ... */ };
};

#define SOME_LIB_MY_GUARD(...) \
    detail::my_guard MY_GUARD_UNIQUE_NAME(__LINE__) {__VA_ARGS__}

这行得通，但是 hackish。

只允许用户通过高阶函数使用守卫。

template <typename TArgTuple, typename TF>
decltype(auto) with_guard(TArgTuple&& guardCtorArgs, TF&& f)
{
    make_from_tuple<detail::my_guard>(std::forward<TArgTuple>(guardCtorArgs));
    f();
}

用法：

with_guard(std::forward_as_tuple(some_mutex), [&]
{
    // ...
});

当守卫 class 的初始化具有 "fluent" 语法时，此解决方法不起作用：

{
    auto _ = guard_creator()
                 .some_setting(1)
                 .some_setting(2)
                 .create();
}

有没有更好的选择？我可以访问 C++17 功能。

Answer 1

您可以使用可扩展的 lint 工具，例如 Vera++ https://bitbucket.org/verateam/vera/wiki/Home 它可以让您对代码进行 lint，您可以使用 Python 或 tcl 创建新规则（我更喜欢 Python）

可能的流程是 - 在每次提交后，您的 CI 系统（例如 Jenkins）将运行执行 Vera++ 并验证此类疏忽的作业，如果失败，将发出邮件致提交者。

Answer 2

我想到的唯一明智的方法是让用户将 guard_creator::create 的结果传递给一些 guard_activator ，后者将左值引用作为参数。

这样，class 的用户别无选择，只能用名称创建对象（大多数开发人员会做的明智的选择），或者 new 然后取消引用（疯狂选项）

例如，您在评论中说您在非分配异步链创建器上工作。我可以考虑一个看起来像这样的 API：

auto token = monad_creator().then([]{...}).then([]{...}).then([]{...}).create();
launch_async_monad(token); //gets token as Token&, the user has no way BUT create this object with a name

Answer 3

防止 class 被实例化的规范方法是使它的构造函数成为 private。要实际获得所需的实例之一，您可以调用 static 方法，该方法 returns 是对构造对象的引用。

class Me {
public:
    static Me &MakeMe() { return Me(); }
private:
    Me();
}; // Me

这当然没有帮助 - 但它可能会让程序员暂停！

int main() {
    Me(); // Invalid
    Me m; // Invalid
    Me::MakeMe(); // Valid - but who'd write that?
    Me m = Me::MakeMe();
} // main()

我知道这不是您描述的Guard实例的直接模拟 - 但也许您可以调整这个概念？

Answer 4

如果可以使用 C++17 的全部潜力，您可以将使用静态工厂函数的想法扩展为有用的东西：保证复制省略使得静态工厂函数成为可能，即使对于不可移动的类，如果 return 值被忽略，[[nodiscard]] 属性会提示编译器发出警告。

class [[nodiscard]] Guard {
  public:
    Guard(Guard& other) = delete;
    ~Guard() { /* do sth. with _ptr */ }
    static Guard create(void* ptr) { return Guard(ptr); }
  private:
    Guard(void* ptr) : _ptr(ptr) {}
    void* _ptr;
};

int main(int, char**) {
  Guard::create(nullptr);
  //auto g = Guard::create(nullptr);
}

Compile in Compiler Explorer

阻止用户创建 class 的未命名实例

Preventing users from creating unnamed instances of a class

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