酱紫模板？

以前不会C++，初中学了一点C++，觉得自己会了C++，上大学，又觉得自己不会C++了，模板元之类的真的博大精深...

正文

写代码的时候遇到了一个需求，我有一个类Referencable表示一个抽象的“可被引用”的类，这个类的实例可以通过反射式指针Ref引用，在实例析构时，所有指向该类的反射式指针在被调用时会表现为已经被清空为nullptr。

我的具体做法是在Referencable里塞一个引用锚，引用锚保存一个指向Referencable的指针，在Referencable构造时创建引用锚，在析构时将引用锚内的指针清空（但不释放它）。然后重载Ref的拷贝、移动、指针等算符，在Ref里保存指向引用锚的指针，若发现其指向的引用锚指向nullptr则不再指向该引用锚。引用锚内保存一个指针计数器，保存指向它的Ref数量，在下降到0时析构自己。

为了方便，我将Ref写成了一个模板类，比若Ref<MaterialResource>表示指向MaterialResource的引用。但问题来了，我希望所有Ref可以接受的模板类参数都是Referencable的直接或间接儿子类。虽然可以在运行时通过RTTI进行检查，不过太消耗资源了，最好的做法是在编译的时候就X掉不合法的使用方式！怎么办呢？

C++11之后，模板的威力得到了极大扩展，我的实现是这样的：

class Referencable {};
class DataClass {} ;
class Derivative1 : public virtual Referencable {};
class Derivative2 : public virtual Referencable, public DataClass {};
class SubDerivative : public virtual Derivative1 {};
class AnotherClass {};

class CorrectUsage {public: inline constexpr CorrectUsage (int v) {} };
class WrongUsage {public: inline constexpr WrongUsage (int v) {} };

template<typename T, std::conditional_t<std::is_base_of_v<Referencable, T>, WrongUsage, CorrectUsage> usage = 0> class Ref {
  static_assert(std::is_same<decltype(usage), const CorrectUsage>::value, "Ref is only allowed to reference derivatives of Referencable!");
  public:
  Ref () {}
};

int main () {
  Ref<Derivative1>();       // OK
  Ref<Derivative2>();       // OK
  Ref<SubDerivative>();     // OK
  Ref<int>();               // Error
  Ref<AnotherClass>();      // Error
}

首先声明CorrectUsage和WrongUsage两个类代表真和假，使用constexpr修饰构造函数让其能化为编译时确定的常量，在模板声明中使用conditional来决定第二个模板形参的类别，加上预设值让实际使用时不需要显示给出第二参数。在实例化模板时进行static_assert检查，如果有问题直接报错，报错信息也比较友好：

a.cpp: In instantiation of ‘class Ref<int>’:
a.cpp:26:12:   required from here
a.cpp:17:17: error: static assertion failed: Ref is only allowed to reference derivatives of Referencable!

以上代码需要使用C++20规范进行编译，如果是C++14以上，可以用其它基础类代替CorrectUsage和WrongUsage，仍然能用。这个实现可能还是复杂了，应该有更简单的方法（但我不会），C++模板博大精深...

3.7

如果使用C++20，concept可以更好地完成以上功能。

template<typename T> concept DerivedFromReferencable = std::is_base_of_v<Referencable, T>;
template<DerivedFromReferencable T> class Ref { ... };