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通过 odr use 与类型推导逼迫编译器生成代码

编辑时间：2024-12-28 12:43:31 作者：loop 6条评论

出自：purecpp.cn

地址： www.purecpp.cn

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# 通过 odr use 与类型推导逼迫编译器生成代码

演示代码 [@ `godbolt`](https://godbolt.org/z/vYjsrTaT1)

## 注册器实现

### 示例代码

```c++
#pragma once

#include <type_traits>
#include <iostream>

template<typename _Type>
struct odr{
    inline static auto use = []{ // [1]
        std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
        return 0;
    }();
};

template<typename _Type> // [2]
using crtp = decltype([]{odr<_Type>::use;}, odr<_Type>{});
```

### 原理

要逼迫编译器在 `main` 之前执行 `__PRETTY_FUNCTION__` 符号输出，需要构造一组被动求值链。

- 要求得 `crtp<_Type>` 的类型，需求得 `decltype` 中的表达式类型
- 该表达式类型依赖于 `lambda` `[2]` 的类型，这是因为 `,` 可重载
- 对静态成员变量 `use` 的 `odr use` 依赖 `lambda` `[1]` 的执行结果

因此 `crtp<_Type>` 的类型推导结果依赖于 `lambda` `[1]` 的实例化。

## 使用注册器

```c++
#include "register.h"

struct foo final : crtp<foo>{};
struct bar final : crtp<bar>{};
```

**output(gcc):**

```plain
odr<foo>::<lambda()>
odr<bar>::<lambda()>
```

**output(clang):**

```plain
auto odr<foo>::(anonymous class)::operator()() const [_Type = foo]
auto odr<bar>::(anonymous class)::operator()() const [_Type = bar]
```

### 编译器差异

```c++
template<typename _Type>
using crtp = decltype(odr<_Type>{});
```

```c++
template<typename _Type>
using crtp = decltype([](auto){odr<_Type>::use;}, odr<_Type>{});
```

```c++
template<typename _Type>
using crtp = decltype([](auto...){odr<_Type>::use;}, odr<_Type>{});
```

对于这两个版本

**gcc:**

- 执行

**clang:**

- 不执行

第一种情况容易理解，因为没有 `odr use`。

第二、三种情况，是因为 `lambda` 的函数体本质上是匿名对象的 `operator()`，泛型参数 `auto` 使得其从普通成员函数变成了模板成员函数，后者只在 `odr use` 时实例化。

**因此：**

```c++
template<typename _Type>
using crtp = decltype([](auto...){odr<_Type>::use;}(), odr<_Type>{});
```

**clang:**

- 康复了

来说两句吧

最新评论

qicosmos 2024-12-29 00:50:14

我加了一行代码但是编译不过呀：
template<typename _Type>
struct odr : public message_base {
inline static auto use = []{
std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
register_create_func(typeid(_Type).name(), [] { return std::make_shared<_Type>(); });
return 0;
}();
};

加了注册的代码，里面有lambda就编译不过了。
qicosmos 2024-12-29 00:51:45

编译错误：
error: invalid use of incomplete type ‘struct message’
[build] 17 | typeid(_Type).name(), [] { return std::make_shared<_Type>(); });
qicosmos 2024-12-29 00:59:40

struct message : crtp<message>{};
loop 2024-12-29 02:49:03

这个编译错误应该是因为编译器在 phase 1 递归引用 message 的定义。可以用个 adl 把这个代码生成压到编译 phase 2 去，这样应该就能绕过去了。
https://godbolt.org/z/4ezEovWb9
在这个例子里面 delete new 的那个地方注册，那个位置在 phase 2，应该就能看到 message 的定义了。原理类似于 Barton-Nackman trick。
loop 2024-12-29 03:10:59

https://godbolt.org/z/cf7hrTzcq
放普通定义里也可以，也是 phase 2 在扫 declare 之后编译的，也可以看到 _Type 的定义
qicosmos 2024-12-29 06:01:21

不错，crtp加一个辅助函数解决了问题，这应该是目前最完美的一种解法了，实现了真正意义上的自动注册。

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