Question

我想为CG项目实现一个Mesh类，但遇到了一些问题。我想要做的是一个Mesh类，它隐藏了用户的实现细节（比如加载到特定的API：OpenGL，DirectX，CUDA ......）。另外，由于Mesh类将用于研究项目，因此该Mesh类必须非常灵活。

class Channel {
  virtual loadToAPI() = 0;      
}

template <class T>
class TypedChannel : public Channel {

  std::vector<T> data;
};

template <class T>
class OpenGLChannel : public TypedChannel<T> {

  loadToAPI(); // implementation
};

class Mesh {

  template<class T>
  virtual TypedChannel<T>* createChannel() = 0; // error: no virtual template functions

  std::vector<Channel*> channels;
};

class OpenGLMesh {

  template<class T>
  TypedChannel<T>* createChannel()
  {
    TypedChannel<T>* newChannel = new OpenGLChannel<T>;
    channels.push_back(newChannel);
    return newChannel;
  };
};

为了灵活性，每个网格实际上是一个通道的集合，如一个位置通道，一个正常通道等，描述网格的某些方面。通道是std :: vector的包装器，带有一些附加功能。

要隐藏实现细节，每个API（OpenGLMesh，DirectXMesh，CUDAMesh，...）都有一个派生类，用于处理特定于API的代码。 Channels（OpenGLChannel等处理频道数据加载到API）也是如此。 Mesh充当Channel对象的工厂。

但问题是：由于Channels是模板类，createChannel必须是模板方法，而模板方法不能是虚拟的。我需要的是像工厂模式一样用于创建模板化对象。有没有人就如何实现类似的事情提出建议？

由于

Answer 1

这是一个有趣的问题，但我们先讨论编译错误。

正如编译器所说，一个函数不能同时是虚拟和模板。要理解原因，只需考虑实现：大多数情况下，具有虚函数的对象都有一个虚拟表，它存储指向每个函数的指针。

但是对于模板，函数和类型的组合一样多：那么虚拟表应该是什么样的？在编译时不可能告诉你，你的类的内存布局包括虚拟表，有在编译时决定。

现在问题。

最简单的解决方案是每种类型只写一个虚拟方法，当然它很快就会变得单调乏味，所以让我们假装你没有听说过。

如果Mesh不应该知道各种类型，那么你肯定不需要函数virtual，因为谁会知道Mesh的实例，用哪种类型调用函数？

Mesh* mesh = ...;
mesh.createChannel<int>(); // has it been defined for that `Mesh` ??

另一方面，我认为OpenGLMesh确实知道它需要哪种TypedChannel。如果是这样，我们可以使用一个非常简单的技巧。

struct ChannelFactory
{
  virtual ~ChannelFactory() {}
  virtual Channel* createChannel() = 0;
};

template <class T>
struct TypedChannelFactory: ChannelFactory
{
};

然后：

class Mesh
{
public:
  template <class T>
  Channel* addChannel()
  {
    factories_type::const_iterator it = mFactories.find(typeid(T).name());
    assert(it != mFactories.end() && "Ooops!!!" && typeid(T).name());

    Channel* channel = it->second->createChannel();
    mChannels.push_back(channel);
    return channel;
  } // addChannel

protected:
  template <class T>
  void registerChannelFactory(TypedChannelFactory<T>* factory)
  {
    mFactories.insert(std::make_pair(typeid(T).name(), factory));
  } // registerChannelFactory

private:
  typedef std::map < const char*, ChannelFactory* const > factories_type;
  factories_type mFactories;

  std::vector<Channel*> mChannels;
}; // class Mesh

它展示了一种非常强大的成语type erasure。你甚至在知道这个名字之前就已经习惯了它。）

现在，您可以将OpenGLMesh定义为：

template <class T>
struct OpenGLChannelFactory: TypedChannelFactory<T>
{
  virtual Channel* createChannel() { return new OpenGLChannel<T>(); }
};

OpenGLMesh::OpenGLMesh()
{
  this->registerChannelFactory(new OpenGLChannelFactory<int>());
  this->registerChannelFactory(new OpenGLChannelFactory<float>());
}

你会像以下一样使用它：

OpenGLMesh openGLMesh;
Mesh& mesh = openGLMesh;

mesh.addChannel<int>();    // fine
mesh.addChannel<float>();  // fine

mesh.addChannel<char>();   // ERROR: fire the assert... (or throw, or do nothing...)

希望我明白你的需要：p

Answer 2

如果您可以从Mesh中提取工厂（引入一些ChannelFactory），那么您可以使用模板化工厂：

template <class T>
class ChannelFactory
{
public:
   virtual TypedChannel<T>* createChannel() = 0;
};

你可以从ChannelFactory派生你的OpenGLMesh，无论如何。

此方法的唯一限制是您应事先知道要在OpenGLMesh中使用哪些模板参数。

否则您可能会对Boost.Any的工作原理感兴趣（boost::any包含任意类型的值）。

Answer 3

我说你的整个设计都破了。

  virtual TypedChannel<T>* createChannel() = 0; // error: no virtual template functions
  std::vector<Channel*> channels;

这两条线在一起没有任何意义。不要试图修复编译器错误，考虑一下你的概念。

首先，您对CreateChannel成为虚拟成员的理由究竟是什么？

换句话说，C ++是一种已知的语言，允许各种纠结的难以理解的设计。你设法设计了一些甚至C ++认为过于扭曲的东西。

Answer 4

按频道，您的意思是'空间索引'吗？

如果您想隐藏实施细节，为什么要在网格物体中使用它们？

您希望网格是相同的基本格式，可能在不同情况下模板浮点数，双数或莫顿数。它不是应该改变的网格，只是它被加载的方式。

创建模板化对象时替代Factory Pattern - C ++

4 个答案: