将模板传递给函数而不指定具体类型

Posted 2023-02-23

【中文标题】将模板传递给函数而不指定具体类型

【英文标题】：Passing template to a function without specifying concrete type

【发布时间】：2019-11-04 18:06:06

【问题描述】：

是否可以在不指定具体类型的情况下将模板传递给函数？

我有一个基类，它是一个模板和它的两个不同的特化。下面是一个基类的例子：

template<typename T1, typename T2> class Dataset 

protected:
   std::vector<std::pair<T1, T2> > _data_buffer;
public:
   virtual void doSomething(MatrixRm& data) = 0;

这是扩展基类的第一个类：

class InMemoryDataset : public Dataset<MatrixRm, MatrixRm>

public:
    void doSomething(MatrixRm& data) override
    
     ...
    

这是扩展基类的第二个类：

class OnlineDataset : public Dataset<std::string, std::string>

public:
    void doSomething(MatrixRm& data) override
    
     ...
    

现在，我想将这些类中的任何一个传递给不同类的函数或构造函数。但如果不指定具体类型，我目前无法弄清楚如何做到这一点。

这是我的想象：

void someFunction(Dataset* dataset)

    //do something with the specialization

在 Visual Studio 中，我收到以下错误消息：

类模板“数据集”的参数列表丢失

这对我来说是有道理的，为什么这是不允许的，但有什么办法可以解决这个问题吗？

【问题讨论】：

为什么不能使用template <class T1, class T2> void someFunction(Dataset<T1, T2>* dataset)？

【参考方案1】：

你也可以将函数声明为模板：

template<class T1, class T2>
void someFunction(Dataset<T1, T2>* dataset)

    //do something with the specialization


void foo() 
    InMemoryDataset inMemory;
    someFunction(&inMemory); 
    // Will call someFunction<MatrixRm, MatrixRm>(Dataset<MatrixRm, MatrixRm> *)

    OnlineDataset online;
    someFunction(&online); 
    // will call someFunction<std::string, std::string>(Dataset<std::string, std::string> *)

【讨论】：

谢谢！ someFunction 将对这两种类型执行相同的操作。我使用模板只是为了区分数据在数据集中的存储方式。这样，我必须实现两个功能做同样的事情，对吧？

@Bastian 抱歉回答晚了，是的，你只实现了一次someFunction。

【参考方案2】：

在这种特定情况下，您可以只为您的界面使用非模板基类：

class Dataset 
public:
   virtual void doSomething(MatrixRm& data) = 0;
;

template<typename T1, typename T2> class Dataset_impl : public Dataset

protected:
   std::vector<std::pair<T1, T2> > _data_buffer;
;

【讨论】：

为什么有人反对这个？我认为这很聪明:)

@Frank: ideone.com/w7bjsz 这样他就无法将 Dataset 类型传递给 foo 函数。

@nomanpouigt OP 的数据集已经很抽象了。所以他们一开始就不能这样做

【参考方案3】：

一个习惯用法是假设someFunction 只会被Dataset 对象调用，并且只将Dataset 视为模板参数，如下所示：

template<class Dataset>
void someFunction(Dataset dataset)
    // ...

当然，这个解决方案会为someFunction 的每个特化生成不同的代码，并为传递给它的每个唯一类型生成不同的代码。

这个习语可以使用一些模板元编程样板以更安全的方式实现，如下所示：

#include <type_traits>

template<class T>
struct is_dataset: std::false_type;

template<class T1, class T2>
struct is_dataset<Dataset<T1, T2>>: std::true_type;

template<class Dataset>
std::enable_if_t<is_dataset<Dataset>::value, void>
someFunction(Dataset dataset)
    // ...

这段代码定义了元函数is_dataset 以有效地执行编译时检查，传递的Dataset 模板实际上是一个实际的Dataset 对象。

您似乎知道，Dataset* 不是真正的类型（甚至不是不完整的类型）。它只是为构造一个真实类型（例如Dataset<std::string, std::string>）提供了一个接口。

【讨论】：

谢谢！您的解决方案有您所说的一个缺点……元编程会降低性能，对吗？在我的情况下，这还不够。

您应该不会注意到任何运行时损失。唯一的缺点是（可能）过多的代码翻译（即代码膨胀）。对于大量 Dataset 规范，您可能注意到编译时间增加。