C++ 部分模板专业化 - 设计简化

Posted 2023-04-13

【中文标题】C++ 部分模板专业化 - 设计简化

【英文标题】：C++ Partial template specialization - design simplification

【发布时间】：2015-04-24 09:15:10

【问题描述】：

我正在研究管道/数据流设计模式。我有一个类“算法数据输出”（AlgorithmOutput），它充当两个连接的网段之间的接口。特别是，它提供了方法模板getOutput<size_t N>，用于从“数据发送器”类型的对象输出数据。

当前的设计基于用户从类AlgorithmOutput 派生并提供有限数量的方法模板getOutput<size_t N> 的实现的想法。我还需要能够允许用户通过方法getOutput 提供他们自己的自定义返回类型（即返回类型不能是多态的）。此外，必须让getOutput 的所有实现都能够访问定义为方法所属类的成员的同一数据集。

当前的解决方案在用户派生的类中使用部分显式特化来定义方法getOutput 的不同实现。我想简化解决方案，并希望在不丢失当前设计功能的情况下实现这一点的任何想法。

编辑：我只关心从用户的角度实现方法getOutput 的难易程度。我不关心基类的实现有多复杂。

派生类的实现示例：

class PipeOutputClass: public AlgorithmOutput<PipeOutputClass>


public:

    template <size_t N>
    auto getOutput(size_t c_Idx) const
        
            return getOutputImpl<N>::apply(this, c_Idx);
        

    template<size_t N, typename S> friend struct getOutputImpl;

    template<size_t N, typename = void>
    struct getOutputImpl
    
        static auto apply(
            PipeOutputClass const* p_Self,
            size_t c_Idx
            )
            
                throw std::runtime_error("Wrong template argument.");
            
    ;

    template <typename S>
    struct getOutputImpl<0, S>
    
        static std::unique_ptr<double> apply(
            PipeOutputClass const* p_Self,
            size_t c_Idx
            )
            
                std::unique_ptr<double> mydouble(new double(10));
                return mydouble;
            
    ;

    template <typename S>
    struct getOutputImpl<1, S>
    
        static std::unique_ptr<int> apply(
            PipeOutputClass const* p_Self,
            size_t c_Idx
            )
            
                std::unique_ptr<int> myint(new int(3));
                return myint;
            
    ;

;

【问题讨论】：

S 模板参数是干什么用的？

需要的N是如何定义的？

@Jarod42 如果我正确理解了您的问题，则所需的N 由用户（即课程的开发人员）在getOutputImpl 中定义。但是，有一个更好的解决方案 - 请参阅接受的答案。它也可以更好地解释我想要做什么。

我的意思是，我们怎么知道PipeOutputClass 应该实现0 和1（而不是2）？

@Jarod42 我想我现在更好地理解了你的问题。 PipeOutputClass 可以拥有用户喜欢的任意数量的输出端口，前提是它们是按顺序定义的。通过将指向它们的指针存储在向量容器中，这些输出函数在基类（即AlgorithmOutput）中进行管理。您可以在此处找到更多详细信息：link

【参考方案1】：

您可以使用标签调度来避免部分专业化的需要。简化版：

//we'll use this to overload functions based on a size_t template param
template <size_t N>
struct Size2Type;

class PipeOutputClass

public:
    template <size_t N>
    auto getOutput(size_t c_Idx) const
    
        //use Size2Type to tag dispatch
        return getOutputImpl(Size2Type<N>, c_Idx);
    

    //default version for when we don't explicitly provide an overload
    template <size_t N>
    auto getOutputImpl(Size2Type<N>, size_t c_Idx) const
    
         throw std::runtime_error("Wrong template argument.");
    

    //overload for when N = 0
    std::unique_ptr<double> getOutputImpl (Size2Type<0>, size_t c_Idx) const
    
        std::unique_ptr<double> mydouble(new double(10));
        return mydouble;
    

    //overload for when N = 1
    std::unique_ptr<int> getOutputImpl (Size2Type<1>, size_t c_Idx) const
    
        std::unique_ptr<int> myint(new int(3));
        return myint;
    
;