在 class<std::unique_ptr<B>> 中强制模板函数为 T=B*

Posted 2023-02-17

【中文标题】在 class<std::unique_ptr<B>> 中强制模板函数为 T=B*

【英文标题】：Enforce template function to be T=B* inside a class<std::unique_ptr<B>>

【发布时间】：2016-09-27 04:40:25

【问题描述】：

我有一个存储类，它可以添加/删除元素。

它的大多数公共函数共享一个非常相似的签名，如下所示：-

template<class T> class Storage
    public: void add(T& t) ... 
    //... other fields,functions

很棒的是T 可以是值或原始指针。

现在我想升级这个存储以支持T=std::unique_ptr。 这就是我想要完成的：-

Storage<std::unique_ptr<B>> store;
B* b = new B();
store.add(b);   //my attempt - it is currently not supported

这是我支持新功能的草稿：-

template<class T> class Storage
    public: template<class TWeak> void add(TWeak& tw)  ...   
    //... other fields,functions

从草案来看，我认为使用TWeak 作为模板参数有点危险——TWeak 可以是任何东西。

粗略地说，TWeak 只能是 T's weakpointer 与我的意图相矛盾。

更具体地说，我想强制执行这条规则：-

When   T=std::unique_ptr<B>   ==>    TWeak have to be B* or std::unique_ptr<B>
When   T=B*                   ==>    TWeak have to be B*
When   T=B                    ==>    TWeak have to be B

如何优雅地执行规则？ 具有 2 个add 函数的解决方案仍然可以接受。

【问题讨论】：

unique_ptr 应该添加什么？假设所有权？如果是这样，为什么不创建一个 add(T&&) 函数呢？

@rubenvb 是的，假设所有权。创建一个函数add(T&&)是可以的，但是我认为它并不能解决规则执行的问题。

首先，问问自己：为什么要制定这些规则？然后，看看它是否可以正常工作。然后，检查std::vector 的实现，看看它是如何处理这些事情的。如果这不能解决问题，请使用std::is_same 添加一些static_asserts 以​​强制执行带有明确错误消息的规则。不过，这些转换可能已经由编译器强制执行。

@rubenvb (1) 当我检查std::vector 时，我发现限制***.com/questions/15125631/… 因此，我认为std::vector 不是一个很好的例子。 .... (2) 关于static_assert，我的天赋不够。 “Ami Tavory”试图做到这一点（下面的答案），但没有完成，因为它很麻烦。 ... (3)关于“已经强制执行”，如果我自己也能控制的话，我会更高兴。我不喜欢关于模板的不可读的编译器错误。

通过原始指针删除 unique_ptr 意味着可能还有其他指向已删除对象的原始指针，这与您对该对象所有权的任何保证相矛盾。这是灾难的秘诀。我强烈建议你重新考虑你在做什么。

【参考方案1】：

为了保持界面简单，您可以扩展 Storage 的特化，它提供封闭类型，如 unique_ptr：

template<class T>
class Storage<std::unique_ptr<T>> : public Storage<T*>
  public: using Storage<T*>::add;
  public: void add(std::unique_ptr<T>& t) ...   // 
;

我们继承，Storage<T*> 因为：

根据您的要求，T* 与 unique_ptr<T> 配合得很好 问题 它包括所有常用方法。像add()这样的特殊方法 单独定义，using 指令用于取消隐藏 基础方法

用法：

Storage<int> si; si.add(/*int variable*/);
Storage<int*> spi; spi.add(/*int* variable*/);
Storage<std::unique_ptr<int>> su; su.add(/*int* or unique_ptr<int> variable*/);

这是demo。

【讨论】：

哇！我不知道我可以这样推导出它。编译器如何知道选择哪一个 - Storage<T> vs Storage<std::unique_ptr<T>>？什么是技术（相同的类但具有不同的<>）？ ...模板专业化？ （即我在哪里可以找到更多信息？）

@javaLover，实际上编译器有自己的方式来寻找模板专业化的最佳匹配。在这种情况下，它是直截了当的。您正在传递unique_ptr<X>，因此选择了相同的类专业化。如果您想传递shared_ptr 或其他包装器而不是unique_ptr，那么还有一种方法。我们需要稍微修改专门的类定义。我会更新我的答案。

【参考方案2】：

更具体地说，我想强制执行这条规则：-

当T=std::unique_ptr<B> ==> TWeak 必须是 B* 或 std::unique_ptr

当T=B* ==> TWeak 必须是B*

当T=B ==> TWeak 必须是B

您可以编写一个具有特化的“执行器”类，如下所示：

#include <type_traits>
#include <memory>

template<typename T, typename B, typename Tweak>
class tweak_enforcer
   
    static_assert(std::is_same<Tweak, B>::value, "must be of same type");
;

template<typename B, typename Tweak>
class tweak_enforcer<std::unique_ptr<B>, B, Tweak>

    static_assert(std::is_same<Tweak, B*>::value || std::is_same<Tweak, std::unique_ptr<B>>::value, "must be of pointer type");
;

每个特化使用static_assert 通过std::is_same 检查一个或多个预期类型匹配。

然后您可以像这样使用它（取消注释任何已注释的行会导致构建失败并显示适当的消息）：

int main() 
     tweak_enforcer<int, int, int> dummy; 
    //  tweak_enforcer<int *, int *, int> dummy; 
     tweak_enforcer<int *, int *, int *> dummy; 
     tweak_enforcer<std::unique_ptr<int>, int, int *> dummy; 
     tweak_enforcer<std::unique_ptr<int>, int, std::unique_ptr<int>> dummy; 
    //  tweak_enforcer<std::unique_ptr<int>, int, std::shared_ptr<int>> dummy; 
   

【讨论】：

我注意到tweak_enforcer 需要3 个参数。可以只有两个吗？比如tweak_enforcer<std::unique_ptr<int>, int*>？例如，在类的范围内，我知道TWeak=int* 和T=std::unique_ptr<int>，但我不知道如何“访问”int。

@javaLover 如果我理解正确，我同意；开始将其编写为一个特征类，它接受两个参数，并将type 定义为它应该是什么。问题是，对应不是 1:1。您有一种情况，其中 1 种类型匹配 2 种可接受的类型。我知道这样做的唯一方法是将type 定义为某种类型列表，这非常麻烦。