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实例解析C++/CLI之静态构造函数

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本文主要讲述在CLI的.NET实现中的几个扩展库如何完成这个任务。

作者：中国IT实验室来源：中国IT实验室 2007年9月14日

就某些类而言，当在程序中第一次使用时，最好能有一个初始化过程；当程序不再需要时，也最好能做一些收尾工作，这些都是非常好的类设计习惯。

引出问题

如果有这样一种情况，某种类型的每个实例都必须有其唯一的ID，比如说某种交易类型，这些ID可用于在处理过程中追踪每笔交易，或之后用于审计员查看数据文件；为讨论方便，此处的ID为从0起始的有符号整型数。

　

如果把一个nextID值保存在内存中，并在每个新实例构造时，把它递增1，这无疑是一个不错的想法，但是，为使在程序连续的执行过程中保持ID值的唯一，就需要在每次程序结束时保存此值，并在下次程序开始运行时恢复这个值，但在标准C++中，是没办法来达到这个目的的，实际上，使用标准CLI库也同样没办法完成。然而，在CLI的.NET实现中有几个扩展库，它们却可以完成这个任务。

问题重现

这回又用到了Point类，因为带有唯一ID的点很适合此主题。例1中的程序输出在代码之后：

例1：

using namespace System;

Point F(Point p) {

　return p;

}
int main()

{

　/*1*/ Point::TraceID = true;
　/*2*/ Point^ hp1 = gcnew Point;

　Console::WriteLine("hp1: {0}", hp1);
　/*3*/ hp1->Move(6,7);

　Console::WriteLine("hp1: {0}", hp1);
　/*4*/ Point^ hp2 = gcnew Point(3,4);

　Console::WriteLine("hp2: {0}", hp2);
　/*5*/ Point p1, p2(-1,-2);

　Console::WriteLine("p1: {0}, p2: {1}", %p1, %p2);

　/*6*/ p1 = F(p2);

　Console::WriteLine("p1: {0}", %p1);

}

输出：

hp1: [0](0,0)

hp1: [0](6,7)

hp2: [1](3,4)

p1: [2](0,0), p2: [3](-1,-2)

p1: [2](-1,-2)

在程序开始运行时，从一个文本文件中读取下一个可用的ID值，并用它来初始化一个Point类中的私有静态（private static）字段。最开始，这个文件包含的值为零。

基于公共静态布尔属性TraceID的值，Point中ToString函数生成的字符串可有选择地包含Point的ID，并以 [id] 的形式作为一个前缀。如果此属性值为true，就包含ID前缀；否则，就不包含。默认情况下，这个属性值被设为false，因此，在标号1中我们把它设为true。

在标号2中，使用默认构造函数为Point分配了内存空间，并显示它的ID为0及值为(0,0)。在标号3中，通过Move函数修改了Point的x与y坐标值，但这不会修改Point的ID，毕竟，它仍是同一个实例--只不过用了不同的值。接着，在标号4中，使用了接受两个参数的构造函数为另一个Point分配了内存空间，并显示它的ID为1及值为(3,4)。

在标号5中创建了两个基于堆栈的实例，并显示出它们的ID及值。在第三个及第四个Point创建时，它们的ID分别为2和3。

在标号6中，p1被赋于了一个新值，然而，p1仍是它之前的同一个Point，所以它的ID没有改变。

第二次运行程序时，输出如下：

hp1: [6](0,0)

hp1: [6](6,7)

hp2: [7](3,4)

p1: [8](0,0), p2: [9](-1,-2)

p1: [8](-1,-2)

如上所示，4个新实例都被赋于了连续的ID值，且与第一次执行时截然不同，但是，还缺少ID 4和5。请留意标号6及函数F的定义，Point参数是传值到此函数的，而一个Point也是通过值返回的。同样地，这两者都会调用到复制构造函数，而其则"忠实"地创建了一个新实例，且每个新实例都有一个唯一的ID。因此，当p2通过值传递时，会创建一个ID为4的临时Point，紧接着，当副本通过值返回时，又会创建一个ID为5的副本，而两个副本都是可丢弃的。当程序结束时，写入到文件中下一个可用的ID为6，而在程序下次运行时，这就是第一个Point在分配空间时将用到的ID。

解决方法

例2中为Point类的修订版本，非常明显，每个实例现在必须包含一个额外的字段（在此为ID），用以保存ID，在此选择的类型为int，虽然标准C++允许其最小为16位，但在CLI环境中，其至少为32位。如果以零开始，那么在ID重复之前，能表示20亿个不同的实例；当然，也能以负20亿开始，那么能表示的范围又将扩展一倍；倘若想要把ID字段再进行扩展，可使用类型long long int，那么至少能有64位，可以创建数不胜数的实例。那么ID为unsigned行吗？如果它的值不会输出到它的父类之外，是可以的，请记住一点，无符号整型与CLS不兼容。（还可选择System::Decimal，其可表示128位。）

例2：

using namespace System;

using namespace System::IO;
public ref class Point

{ 

　int x;

　int y;

　/*1*/ int ID;
　/*2*/ static int nextAvailableID;

　/*3*/ static int GetNextAvailableID() { return nextAvailableID++; }

　/*4*/ static bool traceID = false;

　/*5*/ static String^ masterFileLocation;
　/*6*/ static Point()

　{

/*6a*/ AppDomain^ appDom = AppDomain::CurrentDomain;

/*6b*/ masterFileLocation = String::Concat(appDom->BaseDirectory, 
"\\PointID.txt");

/*6c*/ try {

　/*6d*/ StreamReader^ inStream = File::OpenText(masterFileLocation);

　/*6e*/ String^ s = inStream->ReadLine(); 

　/*6f*/ nextAvailableID = Int32::Parse(s);

　/*6g*/ inStream->Close();
　/*6h*/ appDom->ProcessExit += gcnew 

　EventHandler(&Point::ProcessExitHandler);

} 

/*6i*/ catch (FileNotFoundException^ ioFNFEx)

{

　//采取某些必要的措施

}

/*6j*/ finally

{

　appDom = nullptr;

}

　}
　/*7*/ static void ProcessExitHandler(Object^ sender, EventArgs^ e)

　{

/*7a*/ StreamWriter^ outStream = File::CreateText(masterFileLocation);

/*7b*/ outStream->WriteLine("{0}", nextAvailableID); 

/*7c*/ outStream->Close();

　} 

　public:
　// ...
　/*8*/ static property bool TraceID

　{

bool get() { return traceID; }

void set(bool val) { traceID = val; }

　}
　// define instance constructors
　Point() 

　{

/*9*/ ID = GetNextAvailableID();

X = 0;

Y = 0;

　}
　Point(int xor, int yor)

　{

/*10*/ ID = GetNextAvailableID();

X = xor;

Y = yor;

　}
　Point(Point% p) // copy constructor

　{

/*11*/ ID = GetNextAvailableID();

X = p.X;

Y = p.Y;

　}
　// ...
　/*12*/ virtual int GetHashCode() override

　{

// ...

　}
　virtual String^ ToString() override

　{

/*13*/ if (traceID)

{

　return String::Format("[{0}]({1},{2})", ID, X, Y);

}

else

{

　return String::Format("({0},{1})", X, Y);

}

　}

};

一旦作为static，标号2至5中定义的成员属于类，而不属于任何实例；而作为private，它们只是一个实现的细节。

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