CppCon 2014 学习:Mixins for C++

内容探讨了 C++ 中的继承方式，并提到了 Mixins 和 CRTP（Curiously Recurring Template Pattern），还引用了著名的一句话：

“Inheritance is the base class of evil”

——Sean Parent

下面是对这些概念的中文解释和理解：

继承（Inheritance）

在 C++ 中，继承是面向对象编程的核心特性之一，但随着语言的发展和需求的复杂化，继承模式的使用也变得更复杂，甚至可能带来维护和扩展性的问题。

C++ 支持的继承类型

单继承（Single Inheritance）
一个类只继承一个父类：
```
class Base {};
class Derived : public Base {};
```

多继承（Multiple Inheritance）
一个类可以继承多个父类：

class A {};
class B {};
class C : public A, public B {};

变参继承（Variadic Inheritance）
使用模板参数包实现多个父类继承（C++11 起）：
```
template<typename... Bases>
struct Mixin : public Bases... {};
```

为什么说 “继承是万恶之源”？

Sean Parent 的这句话在 C++ 社区被广泛引用，核心意思是：

继承容易导致强耦合。
子类可能依赖父类的实现细节，导致修改难度大。
多继承容易产生歧义（如菱形继承问题）。
虚函数带来运行时开销。
一些继承关系更适合用组合（composition）来表达。

Mixins 是什么？

Mixins 是一种编程技巧，目的是“组合功能”而不是“扩展类型”。C++ 中没有关键字 mixin，但可以通过 模板继承 来模拟 Mixins。

一个简单的 C++ Mixin 示例：

template<typename T>
struct MixinLogger {void log() const { std::cout << "Logging..." << std::endl; }
};
class MyComponent : public MixinLogger<MyComponent> {// 增加了 log() 能力
};

Mixins 本质上是一种 通过继承添加行为 的方法，和 CRTP（下文讲）经常一起使用。

CRTP（Curiously Recurring Template Pattern）

CRTP 是实现静态多态和 mixin 的核心工具：

template<typename Derived>
class Base {
public:void interface() {static_cast<Derived*>(this)->implementation();}
};
class Derived : public Base<Derived> {
public:void implementation() {std::cout << "Derived implementation" << std::endl;}
};

它的特点是：

基类使用派生类作为模板参数。
编译器可以展开函数调用链而无需虚函数，性能更好。
常用于静态接口、策略模式、mixins、编译时检查。

小结

概念	说明
继承	强化 is-a 关系，有时会带来复杂度
Mixins	组合多个功能类，提升代码复用
CRTP	模板静态继承技巧，可用于实现 mixins 或接口
Sean Parent 的观点	提倡组合优于继承，更推荐使用 mixin、策略模式等

实践建议

尽量使用组合（has-a）而不是继承（is-a）建模行为。
如果需要通过继承添加功能，使用 CRTP + mixins 更灵活、安全、性能好。
避免深层继承体系，尤其是多个虚函数的多继承设计。
如果你对 mixin 模式感兴趣，可以参考如 Boost.Mixin、sqlpp11 等库。

C++ 中“组合（Composition）”相对于“继承（Inheritance）”的局限性。我们来逐条用中文解释这些问题的意思，并看看有没有对策或理解上的提升。

Composition 的限制 — 中文理解

组合：指的是“has-a”关系，比如一个类中有其他类作为成员变量。

你提到的三点限制如下：

1. “我必须提前知道要组合多少个成员”

解释：
在 C++ 中，如果你使用组合，你通常需要在类定义时就写清楚有哪些成员变量。例如：

struct Logger {};
struct Serializer {};
class MyClass {Logger logger;Serializer serializer;
};

这意味着，你不能在编译期“动态”组合任意数量的模块。
为什么继承更灵活？
使用继承 + 模板时你可以这样做：

template<typename... Mixins>
class MyObject : public Mixins... {};

你可以用任意数量的 Mixins 来组合行为 —— 这就是**变参继承（variadic inheritance）**的优势。

2. “我必须预先决定成员的名字，不能在编译期决定名称”

解释：
在组合中，成员变量必须有确定的名字：

class MyClass {Logger logger;Serializer serializer;
};

你不能根据模板参数，动态生成 logger、serializer 等成员的名字。
这与例如 Python 的 setattr(obj, name, value) 很不同。

3. “如果我想让类暴露这些成员的方法，我必须手动写转发函数”

解释：
在组合模式下，如果你希望用户通过 myObject.serialize() 调用 serializer.serialize()，你必须手动写一个函数转发：

class MyClass {Serializer serializer;
public:void serialize() {serializer.serialize();}
};

相比之下，继承就可以直接把基类的方法“暴露”到派生类中：

class MyObject : public Serializer {// 直接就有 serialize() 方法了
};

所以说：

组合虽然在 设计上更健壮（解耦），但在 表达能力、编程便利性 上不如继承。
这也是为什么 C++ 高级开发者会使用 CRTP、Mixins、变参继承 来模拟“组合的灵活性 + 继承的便利性”。

一种现代方案：用模板 + 继承模拟“可组合模块”

template<typename... Modules>
struct Component : public Modules... {using Modules::operator()...; // 暴露成员函数（C++20 起）
};
struct Log {void log() const { std::cout << "log()" << std::endl; }
};
struct Serialize {void serialize() const { std::cout << "serialize()" << std::endl; }
};
int main() {Component<Log, Serialize> c;c.log();c.serialize();
}

这样你可以像组合一样灵活，同时拥有继承那种方法暴露 + 多模块能力聚合的优势。

总结

问题	组合的限制	解决方式
数量不定	组合不能变参	用变参模板继承
名字固定	成员名必须提前写死	无法完美解决，可通过 `tuple` + `get<N>` 绕过
方法转发	需要手动转发成员方法	C++20 的 `using ...::operator()...` 可改善

这个例子，来自于 sqlpp11 这个库，它运用了 Variadic CRTP（可变参数的 CRTP 模板）来实现强类型的 SQL 查询结果映射，非常巧妙。

for (const auto& row : db(select(p.id, p.name).from(p).where(p.id > 42))) {int64_t id = row.id;std::string name = row.name;
}

Variadic CRTP 背景理解

CRTP：模板类以派生类作为模板参数，静态多态。
Variadic Templates：可变参数模板，允许接收不定数量的模板参数。
结合两者，可以实现对任意数量成员的静态处理和组合。

sqlpp11 里的用法示意（简化）

template<typename... Columns>
struct Row : public Columns... {// 每个 Column 都是一个字段封装类，拥有对应的成员名和类型
};
// 查询返回 Row 的一个容器，比如 std::vector<Row<p.id, p.name>>
auto result = db(select(p.id, p.name).from(p).where(p.id > 42));
for (const auto& row : result) {int64_t id = row.id;          // 访问 row 中 id 字段std::string name = row.name;  // 访问 row 中 name 字段
}

关键点解释：

Row 继承了所有字段类型（Columns...），每个字段对应一个成员变量和成员函数。
由于是模板参数包，Row 可以动态组合任意数量的字段。
每个字段都带有名字（成员变量名），因此你可以直接用 .id、.name 访问。
这种设计的背后，通常用到了 CRTP 和模板元编程，自动生成成员变量和访问接口。

为什么 Variadic CRTP 很强大？

灵活组合字段，不用写重复代码。
编译时类型安全，确保访问字段时类型正确。
接口清晰，结果行就像普通结构体一样访问字段。
性能好，避免运行时反射开销。

段代码展示了一个很典型的 Variadic CRTP + 多重继承的高级用法，尤其是在像 sqlpp11 这样的库里用来实现“策略组合”和“功能扩展”的模式。

我帮你分解并解释这段代码：

代码结构回顾

template<typename Db,typename... Policies>
struct statement_t :public expression_operators<statement_t<Db, Policies...>,value_type_of<detail::statement_policies_t<Db, Policies...>>>,public detail::statement_policies_t<Db, Policies...>::_result_methods_t,public Policies::template _member_t<detail::statement_policies_t<Db, Policies...>>...,public Policies::template _methods_t<detail::statement_policies_t<Db, Policies...>>...{};

逐行解析

模板参数

Db：数据库类型（可能封装了数据库连接等）
Policies...：一组“策略”类型，可能是查询策略、过滤策略、排序策略等，用可变参数传入

继承表达式操作符

public expression_operators<statement_t<Db, Policies...>,value_type_of<detail::statement_policies_t<Db, Policies...>>
>

expression_operators 可能是一个模板类，提供重载的操作符（比如 ==, <, + 等）使得 statement_t 支持表达式式调用。
传入的第一个参数是 CRTP：自己类型 statement_t<Db, Policies...>。
第二个参数是返回值类型（可能是查询结果的类型），通过 value_type_of<...> 计算。

继承一个叫 _result_methods_t 的类型

public detail::statement_policies_t<Db, Policies...>::_result_methods_t,

statement_policies_t<Db, Policies...> 是一个组合了所有策略的辅助类型（策略聚合器）。
这个聚合体中定义了 _result_methods_t，可能包含和结果相关的接口，比如 .execute(), .fetch() 等。
statement_t 继承它获得“结果操作”的功能。

继承多个 _member_t 模板实例

public Policies::template _member_t<detail::statement_policies_t<Db, Policies...>
>...,

对于每个策略 Policies，它们都有一个成员模板 _member_t。
这个成员模板被实例化为 Policies::_member_t<detail::statement_policies_t<Db, Policies...>>，也就是针对组合的策略类型的成员实现。
这让每个策略都能往 statement_t 注入自己的成员变量或状态。

继承多个 _methods_t 模板实例

public Policies::template _methods_t<detail::statement_policies_t<Db, Policies...>
>...

同样，每个策略还有一个 _methods_t 模板，注入方法（函数）。
这些方法让 statement_t 能提供策略定义的各种接口，比如 .where(), .order_by() 等。

设计总结

Variadic CRTP + 多继承，将多个策略的成员变量和方法“拼装”到一个类型中。
策略聚合体 (statement_policies_t) 作为中枢协调整体状态和类型。
通过模板元编程，statement_t 变成了一个功能非常灵活且强类型的查询对象。
每个策略负责自己的一块责任，互不干扰，易于扩展。

直观理解

你可以把它想成：

struct statement_t : expression_operators<...>,result_methods,policy1_member,policy2_member,policy1_methods,policy2_methods
{};

而这个结构的成员和方法都由策略（Policies）模板参数“按需注入”，实现了高度灵活的组合。

这段代码展示了一个 Variadic CRTP 在 SQL 查询构建中的应用示例，具体是构造一个“空白的”select语句，然后通过`columns(...)`方法动态添加列。

代码分解

1. 定义了一个别名模板 `blank_select_t`

template<typename Database>
using blank_select_t = statement_t<Database,select_t,no_select_flag_list_t,no_select_column_list_t,no_from_t,no_where_t,no_group_by_t,no_having_t,no_order_by_t,no_limit_t,no_offset_t>;

blank_select_t 是 statement_t 的一个特化版本，用于表示一个空白的select语句。
传入了各种策略类型，基本都是“空”策略（例如no_where_t代表没有where子句）。
这个类型可以理解为一个基础的select语句框架。

2. `select` 函数模板

template<typename... Columns>
auto select(Columns... columns) -> decltype(blank_select_t<void>().columns(columns...))
{return blank_select_t<void>().columns(columns...);
}

接收任意数量的列参数（Columns...）。
blank_select_t<void>() 创建了一个空白select对象（此处用void占位Database类型，实际库里是具体数据库类型）。
通过调用 .columns(columns...) 方法，将传入的列动态加入到select查询里。
利用decltype推导返回类型，保持类型安全。

设计理念总结

Variadic 模板让你可以传入任意数量的列。
先通过blank_select_t构建一个“空的”select对象。
再调用成员函数columns(...)向select对象添加列，返回一个新的包含这些列的查询对象。
这种设计使得SQL构造变得类型安全且灵活。

作用

这样定义后，你就可以写类似：

auto q = select(p.id, p.name, p.age);

编译器会推导出对应包含3列的查询对象类型。

这段代码演示了 Variadic CRTP 设计中的一个典型策略（policy）模板——`no_where_t`，它为 SQL 语句提供了一个“无where子句”的默认实现，并且通过 `_methods_t` 模板为语句类型注入了 `where(...)` 方法，支持后续链式添加 where 条件。

详细解析

struct no_where_t
{// 额外方法注入点template<typename Policies>struct _methods_t{template<typename... Args>auto where(Args... args) const-> new_statement<Policies, no_where_t, where_t<void, Args...>>{return {static_cast<const derived_statement_t<Policies>&>(*this),where_data_t<void, Args...>{args...}};}};
};

组成部分

1. `no_where_t`

代表“没有 where 子句”的策略类型。
主要用于表示当前的查询对象没有where限制。

2. 嵌套模板 `_methods_t`

这是一个模板结构体，用来为包含no_where_t策略的statement_t注入成员函数。
Policies是整个查询的策略组合类型，方便访问完整的上下文。

3. `where` 方法模板

接收任意参数包 Args... args，表示用户传入的where条件。
返回一个新的statement对象，类型是new_statement<Policies, no_where_t, where_t<void, Args...>>：
- 这里调用了 new_statement 模板，表示基于已有策略Policies，替换no_where_t为带参数的where_t策略，代表添加了一个where条件的新查询对象。
return语句构造新对象：
- 用当前对象转型得到的引用static_cast<const derived_statement_t<Policies>&>(*this)（CRTP的常用写法，安全转型到派生类型）。
- where_data_t<void, Args...>{args...} 是where条件的数据包装。

设计理念

无where策略 no_where_t 提供一个默认的、空的where行为。
通过 _methods_t 注入where()函数，允许用户调用.where(...)，创建新的带where条件的查询对象（immutable风格，返回新对象）。
体现了策略模式 + CRTP + 模板元编程的组合设计。
灵活支持链式调用、类型安全的 SQL 查询构造。

用法示例（伪代码）

auto q1 = blank_select_t<void>();   // no where
auto q2 = q1.where(p.id > 42);      // 生成带where条件的新语句

这段代码是在用一种更简洁、更“未来感”的写法表达之前的`no_where_t`，它用了一种假想的`mixin`语法，意图是让“混入”的方法块更清晰、更独立。核心意思跟之前的是一样的。

代码说明

struct no_where_t
{// 语法上假设有个 mixin 关键字，用来定义“混入的成员方法块”mixin _methods_t{template<typename... Args>auto where(Args... args) const-> _new_statement_t<no_where_t, where_t<void, Args...>>{return { *this,where_data_t<void, Args...>{args...} };}};
};

关键点

mixin _methods_t 是这段代码的核心，代表“混入”的一块方法定义，理论上相当于之前写的：

template<typename Policies>
struct _methods_t
{template<typename... Args>auto where(Args... args) const -> new_statement<Policies, no_where_t, where_t<void, Args...>>{return { static_cast<const derived_statement_t<Policies>&>(*this),where_data_t<void, Args...>{args...} };}
};

Idea: Copy and paste the mixins body 表示把这个 mixin 里的方法体，复制粘贴到实际要用的类里，达到“代码重用”的目的。

设计意图

让_methods_t作为“mixin块”显得更独立、易维护。
减少模板参数、类型转换，简化写法。
期待语言本身能支持更优雅的“mixin”特性（当前C++没有mixin关键字，这里是设想）。

总结

这段“假想代码”想表达：

“我们可以把一组方法写成一个mixin块，然后直接复制粘贴到需要它的类里，而不是用繁琐的模板嵌套结构。”

这样做的优点是代码更直观，缺点是实际C++还不支持，需要用模板技巧实现类似效果。

这段代码展示了一个基于 Variadic CRTP 和策略（Policies）设计的 `statement_t` 模板，核心思想是利用模板参数包展开，把多个策略类的成员和方法“混入”到最终的 `statement_t` 类型中，实现灵活的组合与扩展。

详细解析

template<typename Db,typename... Policies>
struct statement_t :public Policies::template _member_t<detail::statement_policies_t<Db, Policies...>>... // 多继承，展开所有策略的成员
{using _value_type = value_type_of<Policies...>;  // 根据所有策略推导出value_typeusing mixin expression_operators<_value_type>;   // 混入表达式操作符using mixin result_provider<Policies>::_result_methods;  // 混入每个策略的结果方法using mixin Policies::_methods...;  // 展开所有策略的_methods，混入方法集
};

关键点解释

1. 多继承展开策略成员

public Policies::template _member_t<detail::statement_policies_t<Db, Policies...>>...

这句利用模板参数包展开，将所有 Policies 中定义的 _member_t 模板基类继承进来。
detail::statement_policies_t<Db, Policies...> 是一个辅助类型，通常是对策略参数的封装和聚合，方便传递上下文。
每个策略都定义它自己的 _member_t，用来提供数据成员和成员函数。

2. 定义 `_value_type`

using _value_type = value_type_of<Policies...>;

根据所有策略类型，推导出一个_value_type，代表当前语句的返回值类型或操作的结果类型。

3. 使用“mixin”机制混入操作符和方法

using mixin expression_operators<_value_type>;
using mixin result_provider<Policies>::_result_methods;
using mixin Policies::_methods...;

expression_operators<_value_type>：混入针对结果类型定义的一些操作符，比如重载 +, -, *，方便表达式链式调用。
result_provider<Policies>::_result_methods：为每个策略混入结果相关的方法。
Policies::_methods...：对每个策略都展开它们的_methods成员，这些通常是为语句提供的链式接口方法，比如where(), order_by()等。

设计理念

策略模式：将功能拆分为策略，每个策略提供成员和方法。
Variadic CRTP：模板参数包实现任意多策略的组合。
mixin语义：通过 using mixin（假想写法）将多个策略的方法和成员“混入”一个类中。
灵活、扩展性强：用户只需定义自己的策略，组合进statement_t就能获得对应功能。

实际C++实现提示

C++没有mixin关键字，这里using mixin是一种假设写法。
实际可用的技巧是多重继承+模板继承+using声明把基类方法带进派生类。
例如，using Policies::_methods::where; 或写个模板辅助宏来实现。

提到的“使用名字作为模板参数”，其实是个C++模板语言的“理想愿景”，现在的C++标准还不支持“模板参数是成员名或标识符”，只能用类型、非类型参数（整数、指针、枚举等）。

你给的例子回顾

template<typename T, name x>
struct field
{using type = T;using name = x;using another_name = foo;T x;  // 期望这里成员名是模板参数x
};
using my_field = field<int, bar>;

这里的关键点：

name x 想表示“成员变量的名字是模板参数x”。
T x; 希望根据模板参数给成员变量动态命名。

C++目前的限制

C++模板参数 不能是标识符（名字），只能是类型或者值（整型常量、指针等）。
成员变量名 必须在编译时写死，不能用模板参数动态生成名字。

实际可行的替代方案

1. 使用字符串作为名字的替代

虽然不能用“名字”做模板参数，但可以用const char*或者std::string_view传递名字做标签：

template<typename T, const char* Name>
struct field {T value;static constexpr const char* name = Name;
};
// 需要定义一个全局constexpr字符串
constexpr char bar_str[] = "bar";
using my_field = field<int, bar_str>;

缺点是不能作为成员变量名，访问只能通过value，名字只能做标识和元信息。

2. 使用宏或代码生成

利用宏生成带有指定名字的成员变量：

#define DEFINE_FIELD(type, name) \
struct name##_field { \type name; \
};
DEFINE_FIELD(int, bar);
bar_field my_field;
my_field.bar = 42;

这不是模板，而是预处理器技巧。

3. 使用元编程库

像Boost.Hana或者sqlpp11等库，会把字段名和字段类型“绑定”成类型标签，再用访问接口绕过直接成员访问：

struct bar_t {};
template<typename T, typename Name>
struct field {T value;
};
using my_field = field<int, bar_t>;
// 访问要用 get<bar_t>(obj) 之类的辅助函数

总结

C++标准暂不支持“名字作为模板参数”，即不能用模板参数来动态命名成员变量。
只能通过标签类型或字符串常量作为“名字”的替代。
真正想做到按名字访问，通常要用元编程、映射表或宏辅助。

这个例子，是想用变参模板展开（variadic template expansion）来同时声明多个成员变量和继承多个混入（mixin）的方法。

重点解析

template<typename Db,typename... Policies>
struct statement_t
{using _value_type = value_type_of<Policies...>;// 继承多个mixin，展开多个Policies::_methods...using mixin expression_operators<_value_type>;using mixin result_provider<Policies>::_result_methods;using mixin Policies::_methods...;// 数据成员部分想展开所有Policies的成员policies::member_type policies::member_name...;
};

你写的关键是：

继承多个Policy的_mmethods，这是典型的变参模板展开，等同于

using mixin Policies1::_methods;
using mixin Policies2::_methods;
// ...

数据成员也想用变参展开，即

Policies1::member_type Policies1::member_name;
Policies2::member_type Policies2::member_name;
// ...

具体做法示例

假设每个Policy定义了：

struct Policy1 {using _member_t = int;static constexpr const char* member_name = "m1";struct _methods {void foo() { /*...*/ }};
};
struct Policy2 {using _member_t = double;static constexpr const char* member_name = "m2";struct _methods {void bar() { /*...*/ }};
};

成员展开的难点

C++不能直接用模板参数中的名字来定义成员变量名，不能写：

Policy::member_type Policy::member_name;  // 这不是合法语法

因为member_name是字符串常量，不能用作标识符。

解决方案

通常用成员类型和成员变量名封装成一个嵌套结构，然后继承或聚合：

template<typename Policy>
struct member_wrapper {typename Policy::_member_t member;
};
template<typename Db, typename... Policies>
struct statement_t : member_wrapper<Policies>...
{using _value_type = value_type_of<Policies...>;using mixin expression_operators<_value_type>;using mixin result_provider<Policies>::_result_methods;using mixin Policies::_methods...;
};

这样，statement_t就有了多个来自不同Policy的成员变量，但成员名都叫member，放在不同的基类里。

访问成员

访问时，需要通过基类强制转换来访问对应Policy的成员：

statement_t<Db, Policy1, Policy2> stmt;
stmt.member_wrapper<Policy1>::member = 42;
stmt.member_wrapper<Policy2>::member = 3.14;

总结

C++不能用模板参数中“名字字符串”来命名成员变量。
可以用多重继承，每个Policy封装一个成员变量，成员名都一样，但属于不同基类。
通过基类限定符访问不同成员。
对于方法，变参展开继承mixin类非常直接，写using mixin Policies::_methods...即可。

sqlpp11 这种用变参模板实现的“结构体”或者“行”对象，能够让你像访问普通结构体成员一样访问`row.id`、`row.name`，但实际上成员是通过模板元编程动态生成的。

关键点：

变参模板定义一组字段（field），每个字段有名字和类型。
通过模板“打包”这些字段，生成一个拥有这些字段成员的类型（类似结构体）。
访问时用.访问，像普通结构体成员一样。
编译时确定字段数量和名称，支持灵活扩展。

简单示例思路

// 字段模板，带名字和类型
template<typename T, const char* Name>
struct field {T value;T& get() { return value; }const T& get() const { return value; }
};
// 由于不能直接用字符串字面量作为模板参数，实际会用tag类型来代替名字：
struct id_tag {};
struct name_tag {};
template<typename T, typename Tag>
struct field2 {T value;T& get() { return value; }const T& get() const { return value; }
};
// named_tuple继承多个field
template<typename... Fields>
struct named_tuple : Fields... {// 访问成员的辅助模板方法template<typename Tag>auto& get() {return static_cast<field2<typename Fields::type, Tag>&>(*this).value;}
};
// 使用示例
using row_t = named_tuple<field2<int64_t, id_tag>,field2<std::string, name_tag>
>;row_t row;
row.get<id_tag>() = 42;
row.get<name_tag>() = "Alice";

访问时：

int64_t id = row.get<id_tag>();
std::string name = row.get<name_tag>();

sqlpp11更高级

他们用表达式模板封装字段
用CRTP和变参模板组合
支持.id、.name直接访问成员（通过模板技巧实现）
结合数据库查询，返回这些“named tuple”类型的行对象

总结

变参模板结合多继承可以动态生成拥有任意字段的类型
访问字段通常用tag类型索引或类似技巧
能实现类似row.id这样的成员访问是因为编译时模板展开和代码生成
sqlpp11就是这种高阶用法的实际案例，特别适合生成SQL查询结果行的“结构体”

代码片段是个复杂条件判断的lambda，用来匹配`cand`和`product`的多个字段：

auto automatch = [product](const auto& cand) {return true&& (cand.first.currencyId == product.currencyId || cand.first.currencyId == 0)&& (cand.first.paymentMethodId == product.paymentMethodId || cand.first.paymentMethodId == 0)&& (cand.first.subPaymentMethodId == product.subPaymentMethodId || cand.first.subPaymentMethodId == 0)&& (cand.first.merchantHistoryId == product.merchantHistoryId || cand.first.merchantHistoryId == 0)&& (cand.first.industryId == product.industryId || cand.first.industryId == 0)&& (cand.first.countryId == product.countryId || cand.first.countryId == 0);
};

你想表达的理解点：

这是一个典型的“多字段匹配条件”，判断cand.first里的多个ID字段是否要么与product对应字段相等，要么为0（零值表示通配或无要求）
这是“短路且”逻辑，每个字段的判断都必须为真，整个才匹配成功
这种写法很常见于业务逻辑中“多条件过滤”，但代码写起来挺冗长且容易出错

变参成员（Variadic Members）和这段代码的关系？

你的问题是不是想表达：

这种“字段判断逻辑”如果能用“变参模板”自动展开字段比较，会不会写起来更优雅，减少冗余？

这是个常见需求，尤其当你有“多个字段要做相似判断”时。

变参展开写法思路示范

假设你有一组字段，通过模板展开，自动写类似的“匹配逻辑”：

template<typename Product, typename Candidate, typename... Fields>
bool automatch(const Product& product, const Candidate& cand, Fields... fields) {return ( ... && ((getField(cand.first, fields) == getField(product, fields)) || getField(cand.first, fields) == 0));
}

其中getField是一个辅助函数，用来从结构体中提取对应字段的值。
这样，你只需写一次模板代码，传入字段列表，就能自动生成多个字段的匹配判断，避免手写重复。

总结

你给的lambda是手写的多字段匹配条件
这种代码在“变参成员”或“模板元编程”框架下可以用模板展开来自动生成，减少冗余
这也是sqlpp11或类似库用变参CRTP管理多成员时，经常解决的问题

这个思路是用模板函数 `andequalOrZero<T>` 来封装每个字段的判断，代码更简洁清晰。

比如：

template<typename Field, typename T>
bool andequalOrZero(const T& lhs, const T& rhs) {return (lhs.template get<Field>() == rhs.template get<Field>()) || (lhs.template get<Field>() == 0);
}

或者如果你用结构体成员名直接访问：

template<typename Field, typename T>
bool andequalOrZero(const T& lhs, const T& rhs) {return (lhs.*Field == rhs.*Field) || (lhs.*Field == 0);
}

这样写的优点是：

代码复用，避免重复写相同的逻辑
更易维护，改规则只需改 andequalOrZero 函数
结合模板参数，可以写成可变参数模板，自动展开所有字段判断
甚至可以写成：

template<typename T, typename... Fields>
bool automatch(const T& cand, const T& product) {return ( ... && andequalOrZero<Fields>(cand, product) );
}

然后调用时：

auto result = automatch<currency,paymentMethodId,subPaymentMethodId,merchantHistoryId,industryId,countryId
>(cand.first, product);

这样，就实现了“变参成员”的自动匹配逻辑，符合你之前提到的 Variadic Members 的思想。
总结一下，你的改写方向：

以模板封装通用判断逻辑
利用模板参数（字段名或成员指针）自动展开判断
写出更简洁、通用、可维护的代码

总结

Mixin：本质上是“代码片段”拷贝到目标位置，模板参数先被应用，名字冲突就像代码直接写在那样处理。
Name Literals：是一种能够作为名字使用的特殊字面量，能当作模板参数，还能转成字符串字面量（反过来不行）。
这两个概念结合起来，可以让 C++ 写出更灵活、可复用、且更接近“元编程”的代码结构，尤其是在实现复杂 DSL（比如 sqlpp11）时非常有用。

基于 sqlpp11 的变长模板（Variadic CRTP）、Mixin、以及“名字字面量”与表达式组合的复杂示例。要写成“完整代码”非常庞大，涉及很多辅助模板和元编程结构。

整理一个简化版框架代码，模拟它们的核心思想，能体现你提到的：

statement_t 组合多个Policy混入（Mixin）
no_where_t 模块化的where()函数
支持select返回支持成员访问的行类型
以及自动匹配条件用函数简化写法

完整简化示例代码

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <tuple>
// ---------------------
// name literal 模拟
template<char... Cs>
struct name_literal {static constexpr char value[sizeof...(Cs) + 1] = { Cs..., 0 };static constexpr const char* c_str() { return value; }
};
template<char... Cs>
constexpr char name_literal<Cs...>::value[sizeof...(Cs) + 1];
// ---------------------
// Field 模板，带名字字面量和类型
template<typename T, typename Name>
struct field {T value;T& operator()() { return value; }const T& operator()() const { return value; }
};
// ---------------------
// 模拟查询结果行，继承多个 field (variadic members)
template<typename... Fields>
struct row_t : Fields... {// 访问成员的简写函数template<typename Name>auto& get() {return static_cast<field<typename Fields::type, Name>&>(*this).value;}
};
// ---------------------
// 简单Policy示例：select列定义
struct select_t {template<typename Policies>struct _member_t {// select_t 结果示例, 定义id和name字段using type = row_t<field<int64_t, name_literal<'i','d'>>,field<std::string, name_literal<'n','a','m','e'>>>;};template<typename Policies>struct _methods_t {// 可以写select特有方法};
};
// ---------------------
// no_where_t 示例
struct no_where_t {template<typename Policies>struct _methods_t {template<typename... Args>auto where(Args... args) const {// 返回新状态的新statement，省略实现细节std::cout << "where clause called\n";return *this; // 简化示例，实际返回新类型}};
};
// ---------------------
// statement_t核心，混入多个Policy的成员和方法
template<typename Db, typename... Policies>
struct statement_t : Policies::template _member_t<void>::type, // 成员Policies::template _methods_t<void>... {  // 方法void print() {std::cout << "statement_t with policies\n";}
};
// ---------------------
// blank_select_t 默认状态
template<typename Db>
using blank_select_t = statement_t<Db, select_t, no_where_t>;
// ---------------------
// select函数，开始构造语句
template<typename... Columns>
auto select(Columns... columns) {return blank_select_t<void>();
}
// ---------------------
// 测试代码
int main() {auto stmt = select("id", "name");stmt.where("id > 42");// 模拟遍历查询结果row_t<field<int64_t, name_literal<'i','d'>>,field<std::string, name_literal<'n','a','m','e'>>> row;row.field<int64_t, name_literal<'i','d'>>::value = 123;row.field<std::string, name_literal<'n','a','m','e'>>::value = "Alice";std::cout << "id = " << row.field<int64_t, name_literal<'i','d'>>::value << "\n";std::cout << "name = " << row.field<std::string, name_literal<'n','a','m','e'>>::value << "\n";return 0;
}

说明

name_literal 模拟名字字面量（id, name等）
field<T, Name> 定义带名字的字段成员
row_t<Fields...> 用多重继承组合字段，实现复合数据结构
statement_t 以 variadic mixin 形式继承Policy的成员和方法
select_t、no_where_t 定义了部分行为与数据
select(...)返回一个默认空状态的statement
简单where演示，实际sqlpp11会生成全新statement类型链

关于 automatch 示例

// 一个简单automatch的条件检测例子
template<typename Tag>
bool andequalOrZero(const auto& a, const auto& b) {// 伪代码，真实会用Tag提取成员并比较return true; // 简化示例
}

你可以像你写的那样用：

auto automatch = [product](const auto& cand) {return true&& andequalOrZero<currency>(cand.first, product)&& andequalOrZero<paymentMethodId>(cand.first, product)&& andequalOrZero<subPaymentMethodId>(cand.first, product)&& andequalOrZero<merchantHistoryId>(cand.first, product)&& andequalOrZero<industryId>(cand.first, product)&& andequalOrZero<countryId>(cand.first, product);
};

几个关键模块补充成一个更完整的示例，包含代码和功能说明。

1. name_literal 示例（用作模板参数的“名字”）

// 通过 struct 作为名字标识符
template<char... Cs>
struct name_literal {static constexpr char value[sizeof...(Cs) + 1] = { Cs..., '\0' };
};
template<char... Cs>
constexpr char name_literal<Cs...>::value[sizeof...(Cs) + 1];
// 辅助宏方便写 name_literal
#define NAME_LITERAL(s) []{ \constexpr const char* str = s; \return name_literal<str[0], str[1], str[2], str[3], str[4], str[5], str[6], str[7]>{}; \
}()
// 例子：表示名字 "id"
using id = name_literal<'i', 'd'>;
using name = name_literal<'n', 'a', 'm', 'e'>;

功能：用类型来表示名字，实现模板中的名字参数，类似“字符串常量作为模板参数”。

2. field 模板 — 带名字和类型的字段

template<typename T, typename Name>
struct field {using type = T;using name = Name;T value;// 构造field(const T& val) : value(val) {}
};
// 使用示例
using id_field = field<int, id>;
using name_field = field<std::string, name>;

功能：让字段类型携带名字信息，方便后续反射或成员访问。

3. variadic_members（多成员）组合，简化成员定义

template<typename... Fields>
struct row_t : Fields... {row_t(const Fields&... fields) : Fields(fields)... {}// 通过名字访问字段，比如 get<id>(row)template<typename Name>auto& get();// 特化访问template<> int& get<id>() { return id_field::value; }template<> std::string& get<name>() { return name_field::value; }
};

功能：用多个带名字的字段组合成一条记录（行），并支持名字访问。

4. no_where_t 策略与 mixin 方法实现

struct no_where_t {template<typename Policies>struct _methods_t {template<typename... Args>auto where(Args... args) const {// 返回一个新的 statement，加入 where 条件return new_statement<Policies, no_where_t, where_t<void, Args...>>(static_cast<const derived_statement_t<Policies>&>(*this),where_data_t<void, Args...>{args...});}};
};

功能：定义没有 where 条件时，调用 where(...) 返回带 where 的新 statement。

5. statement_t 模板结合多个 Policy

template<typename Db, typename... Policies>
struct statement_t :public expression_operators<statement_t<Db, Policies...>, value_type_of<Policies...>>,public detail::statement_policies_t<Db, Policies...>::_result_methods_t,public Policies::template _member_t<detail::statement_policies_t<Db, Policies...>>...,public Policies::template _methods_t<detail::statement_policies_t<Db, Policies...>>...
{// 构造与实现省略
};

功能：用多继承将多个 Policy 混合，形成复杂的 SQL 语句类。

6. select 相关工厂函数示例

template<typename Database>
using blank_select_t = statement_t<Database,select_t,no_select_flag_list_t,no_select_column_list_t,no_from_t,no_where_t,no_group_by_t,no_having_t,no_order_by_t,no_limit_t,no_offset_t>;
template<typename... Columns>
auto select(Columns... columns) -> decltype(blank_select_t<void>().columns(columns...)) {return blank_select_t<void>().columns(columns...);
}

功能：返回一个空的 Select 语句，调用 columns(...) 来填充字段。

7. 自动匹配函数示例

template<typename FieldName, typename ProductType, typename CandidateType>
bool andequalOrZero(const CandidateType& cand, const ProductType& product) {const auto& candVal = get<FieldName>(cand.first);const auto& prodVal = get<FieldName>(product);return candVal == prodVal || candVal == 0;
}
// 用法示例：
auto automatch = [product](const auto& cand) {return andequalOrZero<currency>(cand, product)&& andequalOrZero<paymentMethodId>(cand, product)&& andequalOrZero<subPaymentMethodId>(cand, product)&& andequalOrZero<merchantHistoryId>(cand, product)&& andequalOrZero<industryId>(cand, product)&& andequalOrZero<countryId>(cand, product);
};

完整的例子

#include <iostream>
#include <string>
#include <type_traits>
// ---------- 1. name_literal ----------
template <char... Cs>
struct name_literal {static constexpr char value[sizeof...(Cs) + 1] = {Cs..., '\0'};static constexpr const char* c_str() { return value; }
};
template <char... Cs>
constexpr char name_literal<Cs...>::value[sizeof...(Cs) + 1];
using id = name_literal<'i', 'd'>;
using name = name_literal<'n', 'a', 'm', 'e'>;
using currency = name_literal<'c', 'u', 'r', 'r', 'e', 'n', 'c', 'y'>;
using paymentMethodId =name_literal<'p', 'a', 'y', 'm', 'e', 'n', 't', 'M', 'e', 't', 'h', 'o', 'd', 'I', 'd'>;
using subPaymentMethodId = name_literal<'s', 'u', 'b', 'P', 'a', 'y', 'm', 'e', 'n', 't', 'M', 'e','t', 'h', 'o', 'd', 'I', 'd'>;
using merchantHistoryId = name_literal<'m', 'e', 'r', 'c', 'h', 'a', 'n', 't', 'H', 'i', 's', 't','o', 'r', 'y', 'I', 'd'>;
using industryId = name_literal<'i', 'n', 'd', 'u', 's', 't', 'r', 'y', 'I', 'd'>;
using countryId = name_literal<'c', 'o', 'u', 'n', 't', 'r', 'y', 'I', 'd'>;
// ---------- 2. field ----------
template <typename T, typename Name>
struct field {using type = T;using name = Name;T value;field() = default;field(const T& val) : value(val) {}
};
// ---------- 3. type_of_impl ----------
template <typename Name, typename... Fields>
struct type_of_impl;
template <typename Name, typename T, typename FieldName, typename... Rest>
struct type_of_impl<Name, field<T, FieldName>, Rest...> {using type = std::conditional_t<std::is_same_v<Name, FieldName>, T,typename type_of_impl<Name, Rest...>::type>;
};
template <typename Name>
struct type_of_impl<Name> {using type = void;
};
// ---------- 4. row_t ----------
template <typename... Fields>
struct row_t : Fields... {row_t() = default;row_t(const Fields&... fields_type) : Fields(fields_type)... {}template <typename Name>auto& get() {using T = typename type_of_impl<Name, Fields...>::type;static_assert(!std::is_same_v<T, void>, "Field name not found in row_t");return static_cast<field<T, Name>&>(*this).value;}template <typename Name>const auto& get() const {using T = typename type_of_impl<Name, Fields...>::type;static_assert(!std::is_same_v<T, void>, "Field name not found in row_t");return static_cast<const field<T, Name>&>(*this).value;}
};
// ---------- 5. no_where_t ----------
struct no_where_t {template <typename Policies, typename Cur>struct _methods_t {template <typename... Args>const Cur& where(Args... args) const {std::cout << "where clause called with " << sizeof...(args) << " args\n";return static_cast<const Cur&>(*this);}};template <typename Policies>struct _member_t {struct type {};};
};
// ---------- 6. select_t ----------
struct select_t {template <typename Policies>struct _member_t {using type = row_t<field<int64_t, id>, field<std::string, name>>;};template <typename Policies, typename Cur>struct _methods_t {template <typename... Columns>const Cur& columns(Columns...) const {std::cout << "select columns count: " << sizeof...(Columns) << "\n";return static_cast<const Cur&>(*this);}};
};
// ---------- 7. statement_t ----------
template <typename Db, typename... Policies>
struct statement_t : Policies::template _member_t<void>::type...,Policies::template _methods_t<void, statement_t<Db, Policies...>>... {using self = statement_t<Db, Policies...>;using select_t::template _methods_t<void, self>::columns;using no_where_t::template _methods_t<void, self>::where;void print() const { std::cout << "statement_t with multiple policies\n"; }
};
// ---------- 8. 工厂函数 ----------
template <typename Db>
using blank_select_t = statement_t<Db, select_t, no_where_t>;
template <typename... Columns>
auto select(Columns... columns) {return blank_select_t<void>().columns(columns...);
}
// ---------- 9. compare_field ----------
template <typename FieldName, typename ProductType, typename CandidateType>
bool compare_field(const CandidateType& cand, const ProductType& product) {using T =typename type_of_impl<FieldName, field<int64_t, id>, field<std::string, name>,field<int64_t, currency>, field<int64_t, paymentMethodId>,field<int64_t, subPaymentMethodId>, field<int64_t, merchantHistoryId>,field<int64_t, industryId>, field<int64_t, countryId>>::type;if constexpr (std::is_same_v<T, int64_t>) {return cand.template get<FieldName>() == 0 ||cand.template get<FieldName>() == product.template get<FieldName>();} else {return cand.template get<FieldName>() == product.template get<FieldName>();}
}
// ---------- 10. main ----------
int main() {auto stmt = select("id", "name").where("id > 42");stmt.print();row_t<field<int64_t, id>, field<std::string, name>, field<int64_t, currency>,field<int64_t, paymentMethodId>, field<int64_t, subPaymentMethodId>,field<int64_t, merchantHistoryId>, field<int64_t, industryId>, field<int64_t, countryId>>row;row.get<id>() = 123;row.get<name>() = "Alice";row.get<currency>() = 1;row.get<paymentMethodId>() = 2;row.get<subPaymentMethodId>() = 3;row.get<merchantHistoryId>() = 4;row.get<industryId>() = 5;row.get<countryId>() = 100;std::cout << "row.id = " << row.get<id>() << "\n";std::cout << "row.name = " << row.get<name>() << "\n";auto product = row;auto automatch = [product](const auto& cand) {return compare_field<currency>(cand, product) &&compare_field<paymentMethodId>(cand, product) &&compare_field<subPaymentMethodId>(cand, product) &&compare_field<merchantHistoryId>(cand, product) &&compare_field<industryId>(cand, product) && compare_field<countryId>(cand, product);};std::cout << "automatch result: " << automatch(row) << "\n";return 0;
}

输出

select columns count: 2
where clause called with 1 args
statement_t with multiple policies
row.id = 123
row.name = Alice
automatch result: 1

CppCon 2014 学习:Mixins for C++

继承（Inheritance）

C++ 支持的继承类型

为什么说 “继承是万恶之源”？

Mixins 是什么？

一个简单的 C++ Mixin 示例：

CRTP（Curiously Recurring Template Pattern）

小结

实践建议

C++ 中“组合（Composition）”相对于“继承（Inheritance）”的局限性。我们来逐条用中文解释这些问题的意思，并看看有没有对策或理解上的提升。

Composition 的限制 — 中文理解

1. “我必须提前知道要组合多少个成员”

2. “我必须预先决定成员的名字，不能在编译期决定名称”

3. “如果我想让类暴露这些成员的方法，我必须手动写转发函数”

所以说：

一种现代方案：用模板 + 继承模拟“可组合模块”

总结

这个例子，来自于 sqlpp11 这个库，它运用了 Variadic CRTP（可变参数的 CRTP 模板）来实现强类型的 SQL 查询结果映射，非常巧妙。

Variadic CRTP 背景理解

sqlpp11 里的用法示意（简化）

关键点解释：

为什么 Variadic CRTP 很强大？

段代码展示了一个很典型的 Variadic CRTP + 多重继承 的高级用法，尤其是在像 sqlpp11 这样的库里用来实现“策略组合”和“功能扩展”的模式。

代码结构回顾

逐行解析

设计总结

直观理解

这段代码展示了一个 Variadic CRTP 在 SQL 查询构建中的应用示例，具体是构造一个“空白的”select语句，然后通过columns(...)方法动态添加列。

代码分解

1. 定义了一个别名模板 blank_select_t

2. select 函数模板

设计理念总结

作用

这段代码演示了 Variadic CRTP 设计中的一个典型策略（policy）模板——no_where_t，它为 SQL 语句提供了一个“无where子句”的默认实现，并且通过 _methods_t 模板为语句类型注入了 where(...) 方法，支持后续链式添加 where 条件。

详细解析

组成部分

1. no_where_t

2. 嵌套模板 _methods_t

3. where 方法模板

设计理念

用法示例（伪代码）

这段代码是在用一种更简洁、更“未来感”的写法表达之前的no_where_t，它用了一种假想的mixin语法，意图是让“混入”的方法块更清晰、更独立。核心意思跟之前的是一样的。

代码说明

关键点

设计意图

总结

这段代码展示了一个基于 Variadic CRTP 和策略（Policies）设计的 statement_t 模板，核心思想是利用模板参数包展开，把多个策略类的成员和方法“混入”到最终的 statement_t 类型中，实现灵活的组合与扩展。

详细解析

关键点解释

1. 多继承展开策略成员

2. 定义 _value_type

3. 使用“mixin”机制混入操作符和方法

设计理念

实际C++实现提示

提到的“使用名字作为模板参数”，其实是个C++模板语言的“理想愿景”，现在的C++标准还不支持“模板参数是成员名或标识符”，只能用类型、非类型参数（整数、指针、枚举等）。

你给的例子回顾

C++目前的限制

实际可行的替代方案

1. 使用字符串作为名字的替代

2. 使用宏或代码生成

3. 使用元编程库

总结

这个例子，是想用**变参模板展开（variadic template expansion）**来同时声明多个成员变量和继承多个混入（mixin）的方法。

重点解析

你写的关键是：

具体做法示例

成员展开的难点

解决方案

访问成员

总结

sqlpp11 这种用变参模板实现的“结构体”或者“行”对象，能够让你像访问普通结构体成员一样访问row.id、row.name，但实际上成员是通过模板元编程动态生成的。

关键点：

简单示例思路

sqlpp11更高级

总结

代码片段是个复杂条件判断的lambda，用来匹配cand和product的多个字段：

你想表达的理解点：

变参成员（Variadic Members）和这段代码的关系？

变参展开写法思路示范

总结

段代码展示了一个很典型的 Variadic CRTP + 多重继承的高级用法，尤其是在像 sqlpp11 这样的库里用来实现“策略组合”和“功能扩展”的模式。

这段代码展示了一个 Variadic CRTP 在 SQL 查询构建中的应用示例，具体是构造一个“空白的”select语句，然后通过`columns(...)`方法动态添加列。

1. 定义了一个别名模板 `blank_select_t`

2. `select` 函数模板

这段代码演示了 Variadic CRTP 设计中的一个典型策略（policy）模板——`no_where_t`，它为 SQL 语句提供了一个“无where子句”的默认实现，并且通过 `_methods_t` 模板为语句类型注入了 `where(...)` 方法，支持后续链式添加 where 条件。

1. `no_where_t`

2. 嵌套模板 `_methods_t`

3. `where` 方法模板

这段代码是在用一种更简洁、更“未来感”的写法表达之前的`no_where_t`，它用了一种假想的`mixin`语法，意图是让“混入”的方法块更清晰、更独立。核心意思跟之前的是一样的。

这段代码展示了一个基于 Variadic CRTP 和策略（Policies）设计的 `statement_t` 模板，核心思想是利用模板参数包展开，把多个策略类的成员和方法“混入”到最终的 `statement_t` 类型中，实现灵活的组合与扩展。

2. 定义 `_value_type`

这个例子，是想用变参模板展开（variadic template expansion）来同时声明多个成员变量和继承多个混入（mixin）的方法。

sqlpp11 这种用变参模板实现的“结构体”或者“行”对象，能够让你像访问普通结构体成员一样访问`row.id`、`row.name`，但实际上成员是通过模板元编程动态生成的。

代码片段是个复杂条件判断的lambda，用来匹配`cand`和`product`的多个字段：

这个思路是用模板函数 `andequalOrZero<T>` 来封装每个字段的判断，代码更简洁清晰。