C++仿制静态构造函数
在《C++的头文件和实现文件分别写什么》文章中，我对于的C++的数据成员，逐个分析了可以作用在它们上边的限定符都有哪些，以及它们所对应的进行初始化的位置。可以看出这些修饰符其实就是const和static的两种的组合，但是却有不同的效用。
本文，我想讲关于static的问题，《C++的头文件和实现文件分别写什么》已经指出如果数据成员被声明为static，那么它在编译时就必须被初始化。仅含static的则放在类之外，实现文件之中；同时含有的const的则放在类之内，直接跟在数据的定义之后。
在我实际代码编写中碰到的问题是：static成员的初始化比较的复杂，步骤较多，需要调用另一个函数来完成。此时，简单使用赋值语句就不太能完成那些目的了。
这个问题来源于我在OpenGL中想使用gluCylinder()函数，该函数需要传入一个指向GLUquadric 对象的指针。其初始化的过程如下：
GLUquadric * quad = gluNewQuadric();
gluQuadricDrawStyle(quad, GLU_FILL);
gluQuadricNormals(quad, GLU_SMOOTH);
我将我要画的图抽象成了一个类，将gluCylinder()的画图过程封装在了一个函数之中。可以看出quad实际上只是用来指示所画的图形的样式和表面向量的计算方式。因此，我觉得完全可以定义为static让所有类对象共享。
于是我就碰到了static初始化难的问题。同样的问题还可能发生在容器(Container)类型中，比如我们想要对static的容器类型装入一些初始的值。
如果是C#，它提供了静态构造函数(static constructor)。在MSDN上，对于静态构造函数的表述如下：
静态构造函数既没有访问修饰符，也没有参数。
在创建第一个实例或引用任何静态成员之前，将自动调用静态构造函数来初始化类。
- 静态构造函数既没有访问修饰符，也没有参数。
- 在创建第一个实例或引用任何静态成员之前，将自动调用静态构造函数来初始化类。
- 无法直接调用静态构造函数。
- 在程序中，用户无法控制何时执行静态构造函数。
- 静态构造函数的典型用途是：当类使用日志文件时，将使用这种构造函数向日志文件中写入项。
- 静态构造函数在为非托管代码创建包装类时也很有用，此时该构造函数可以调用 LoadLibrary 方法。
- 如果静态构造函数引发异常，运行时将不会再次调用该构造函数，并且在程序运行所在的应用程序域的生存期内，类型将保持未初始化。
可惜C++没有提供静态构造函数的构造方式，只能另辟蹊径来寻求解决方案:
- 提供一个静态(非静态亦可)辅助函数来完成初始化操作；
- 放弃static修饰符，让每个类都有自己的一份。
对于方案1，我们就需要在使用静态成员之前，在代码中显示地调用一次初始化函数。这就没有C#静态构造函数“自动”、“隐式”的优点了。但是一旦忘记调用初始化方程，我们就会得到错误的数据。而且遗忘的可能性又是如此之大。
当然我们可以限定成Get方法，在调用数据的地方（无论是类外部，还是类其他函数的调用）都使用Get方法，这样我们可以一定程度上做到“自动”和“隐式”。
当然我们需要防止成员被初始化两次以上。对于指针类型，我们可以用判断是否为空指针来辨别是否已经初始化了（这就相当于是个Singleton Pattern）；对于容器类型，我们可以判定容器内成员的数目来辨别（如果我们的初始话数目是一定的）。但是如果是一个普通的对象，似乎就需要多一个标记来进行指示了。
class Picture { public: virtual ~Picture(){}
GLUquadric* GetQudric() { //General way to avoid twice initialization. static bool inited = false; if (!inited) { quad = gluNewQuadric(); gluQuadricDrawStyle(quad, GLU_FILL); gluQuadricNormals(quad, GLU_SMOOTH);
inited = true; } return quad; } protected: static GLUquadric* quad; }; GLUquadric* Picture::quad;
对于方案2，如果是像我在OpenGL里面需要的成员只是作为辅助，显然没有问题。可是假如我们就是希望能够对数据进行共享的话，自然就失去了意义。
其实很多问题，前人都已经做了优美的解决方法，主动学习要好于闭门造车。所以Google一下，在stackoverflow高手们就给了一个更加接近于静态构造函数的方法：
To get the equivalent of a static constructor, you need to write a separate ordinary class to hold the static data and then make a static instance of that ordinary class.
(将需要使用static的数据用一个普通类来进行封装， 在该类的构造函数中进行所需的初始化步骤。然后在原来的类中定义一个该类的静态对象。)
以我所需的GLUquadric为例，我构建了一个新的Quadric类，该类具有GLUquadric指针成员，并且提供了一个对外的接口。然后，我在要使用的GLUquadric的静态指针对象类里，改用Quadric静态对象。这样我们就能做到了隐式地自动地进行初始化了。
//Header File #ifndef QUADRIC_H #define QUADRIC_H class Quadric { public: Quadric() { quad = gluNewQuadric(); gluQuadricDrawStyle(quad, GLU_FILL); gluQuadricNormals(quad, GLU_SMOOTH); } ~ Quadric(){ if(quad)gluDeleteQuadric(quad); } GLUquadric * Object(){return quad;} private: GLUquadric * quad; }; class Picture { public: virtual ~Picture(){} void DrawTrunk(); protected: static Quadric quadric; }; #endif
//Implementation File
//Definition static member data Quadric Picture::quadric; void Picture::DrawTrunk() { glPushMatrix(); glRotated(-90, 1, 0, 0); glColor3f(0.625, 0.14, 0.14); glScalef(7, 7, 21); gluCylinder(quadric.Object(), 1, 1, 1, 20, 20); glPopMatrix();
}
如果所用静态数据是对象而非指针的话，对外的接口返回类型可以从指针换成引用类型。
另外，因为我们有类将其包裹，所以我们可以把数据的销毁过程也封装在类的析构函数之中。不过因为对象是以static形式被使用的，所以从程序开始被创建，直到程序结束被自动销毁。所以大部分时候，其实不需要去考虑析构的问题。
唯一的不足，可能就是原本是直接调用我们需要的对象或直接，现在则需要通过新类的接口访问。
不过我们也可以重载一些转换运算符来一定程度的规避这个问题：
class Quadric { public: Quadric() { quad = gluNewQuadric(); gluQuadricDrawStyle(quad, GLU_FILL); gluQuadricNormals(quad, GLU_SMOOTH); } ~ Quadric(){ if(quad)gluDeleteQuadric(quad); } GLUquadric * Object(){return quad;} //operators overloading operator GLUquadric *(){ return quad; } operator GLUquadric &(){ return* quad; } GLUquadric& operator *(){ return* quad; } private: GLUquadric * quad; };
