如何在派生类中以最少样板代码使用static constexpr属性

如何在Derived类中编写最少的样板代码，使其能够访问Base类的static constexpr属性？核心目标是移除Derived中重复冗长的样板代码（比如多次复制粘贴长达200字符的Base模板实例化参数）。

#include <iostream>
#include <array>

// Base类用于为Derived类批量定义static constexpr属性，减少重复代码
template<size_t n_, std::array<const size_t,n_> a_> // 实际场景中还有更多模板参数
class Base{
public:
    static constexpr size_t n = n_;
    static constexpr std::array<const size_t,n_> a = a_;
    // static constexpr std::array<const size_t,n_> b = static_sum_over_static_array<const size_t>(a);
    // ... 还有更多复杂的static constexpr属性定义

    static constexpr size_t get_n(){ return n; }
};

class Derived: public Base<10,{3,5,6,7,2,0,1,4,2,9}>{
    
    // 冗余样板代码：每次都要重复写完整的Base实例化参数
    using Base<10,{3,5,6,7,2,0,1,4,2,9}>::n; 
    using Base<10,{3,5,6,7,2,0,1,4,2,9}>::a; 
    // using Base<10,{3,5,6,7,2,0,1,4,2,9}>::b; 
    // 这类using声明会产生大量重复代码
    
    // 业务代码：需要直接访问基类的属性
    int x[n]; 

    // 不希望用这种方式：既冗余又可读性差
    int y[get_n()];
};

int main() {
    Derived b;
}

实际场景中，Base的单个实例化模板参数文本长度平均约200字符，重复编写会极大降低代码可维护性。Base类的设计初衷就是为Derived类提供便捷的静态属性构建块，若需要编写大量样板代码，Base的存在就失去了意义。同时，普通宏无法解决该问题（会导致重复编写模板参数）。

方案1：为基类定义别名（推荐） #

在Derived内部为继承的Base实例定义一个简短别名，后续所有using声明都通过别名引用，避免重复编写冗长的模板参数：

#include <iostream>
#include <array>

template<size_t n_, std::array<const size_t,n_> a_>
class Base{
public:
    static constexpr size_t n = n_;
    static constexpr std::array<const size_t,n_> a = a_;
    static constexpr size_t get_n(){ return n; }
};

class Derived: public Base<10,{3,5,6,7,2,0,1,4,2,9}>{
    // 仅需编写一次完整的Base实例化参数
    using BaseType = Base<10,{3,5,6,7,2,0,1,4,2,9}>;
    
    // 通过别名引用基类成员，简洁且无重复
    using BaseType::n;
    using BaseType::a;
    // using BaseType::b; // 其他需要的属性同理

    // 业务代码保持简洁
    int x[n];
};

int main() {
    Derived b;
}

该方案完全避免了重复编写长模板参数，仅需一次定义别名，后续的using声明都非常简洁，对代码可读性影响极小。

方案2：使用宏批量生成样板代码 #

如果需要创建多个类似的Derived类，可以用宏封装继承和别名定义，进一步减少重复工作：

#include <iostream>
#include <array>

template<size_t n_, std::array<const size_t,n_> a_>
class Base{
public:
    static constexpr size_t n = n_;
    static constexpr std::array<const size_t,n_> a = a_;
    static constexpr size_t get_n(){ return n; }
};

// 宏定义：自动生成基类继承、别名和常用成员的using声明
#define CREATE_DERIVED(CLASS_NAME, BASE_INSTANCE) \
class CLASS_NAME: public BASE_INSTANCE { \
    using BaseType = BASE_INSTANCE; \
    using BaseType::n; \
    using BaseType::a; \
    // 可根据需要添加更多默认的using声明

// 创建Derived类
CREATE_DERIVED(Derived, Base<10,{3,5,6,7,2,0,1,4,2,9}>) {
    // 业务代码
    int x[n];
};

int main() {
    Derived b;
}

该方案适合需要创建多个Derived类的场景，宏会自动处理样板代码，只需专注于业务逻辑部分。

Derived类属于业务代码，实际会被实例化约5次，每次基于Base提供的静态属性构建个性化应用，并非作为基类使用，因此不存在不良设计问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者kaisong