Question

我希望可以编写一个模板类，该模板类将为多个特定于类型的子类继承。我希望继承的方法和运算符返回子类的类型，而不是父模板的类型。如果只需要修改一个基类，这是希望节省很多开发和维护工作。

这是我已经拥有的例子：

template<typename T> struct TMonoPixel
{
    T value;

    TMonoPixel(T v) { value = v; }

    // the template has some pure virtual functions here...

    TMonoPixel operator+ (const TMonoPixel& other)
    { return TMonoPixel(value + other.value); }
}

struct Mono8Pixel : TMonoPixel<uint8_t>
{
    using TMonoPixel::TMonoPixel;    // I want to inherit the constructor
    // each pixel type implements the virtual functions in the template
}

如您所见，Mono8Pixel结构继承了接受+的{{1}}运算符，但是使用此运算符将返回TMonoPixel而不是TMonoPixel<uint8_t>，因为它是在基址中定义的课。

我计划使用这些结构遍历图像中的像素：

Mono8Pixel

是否可以更改模板类以确保Image* img; // img has an unsigned char* pointer to its pixel data for (int row=0; row<img->height; row++) { for (int col=0; col<img->width; col++) { int i = (row*img->width + col); Mono8Pixel* pixel = reinterpret_cast<Mono8Pixel*>(img->dataPtr + sizeof(unsigned char)*i); // modify the pixel ... } }返回Mono8Pixel(2) + Mono8Pixel(2)？

请注意，无论解决方案是什么，由于我希望如何使用它们，这些结构都必须保持标准布局。

Answer 1

您可以使用奇怪的重复模板模式（CRTP）来完成所需的操作。基本思路是这样的：

template<class Pixel> struct TMonoPixel {
    ...

    // not virtual
    std::string GetSomeProperty() const {
        return static_cast<const Pixel&>(*this).GetSomeProperty();
    }

    Pixel operator+(const TMonoPixel& other) const {
        return Pixel(value + other.value);
    }
};

struct Mono8Pixel : TMonoPixel<Mono8Pixel> {
    using TMonoPixel::TMonoPixel;

    std::string GetSomeProperty() const {
        return "My name is Mono8Pixel";
    }
};

由于隐式派生到基本转换，您现在可以像这样使用它：

template<class T>
void foo(const TMonoPixel<T>& number) {
    std::cout << number.GetSomeProperty();    
}

Mono8Pixel i;
foo(i);

请注意，在TMonoPixel中，Pixel是不完整的类型，因此在使用方式上有一些限制。例如，您不能执行以下操作：

template<class Pixel> struct TMonoPixel {
    Pixel::Type operator+(const TMonoPixel& other);
};

struct Mono8Pixel : TMonoPixel<Mono8Pixel> {
    using Type = std::uint8_t;
};

类型特征是克服此类限制的有用技术：

struct Mono8Pixel;

template<class Pixel> struct ValueType;

template<> struct ValueType<Mono8Pixel> {
    using Type = std::uint8_t;
};

template<class Pixel> struct TMonoPixel {
    using Type = typename ValueType<Pixel>::Type;
    Type value;

    TMonoPixel(Type value) : value(value)
    {}

    Pixel operator+(const TMonoPixel& other) const {
        return Pixel(value + other.value);
    }
};

struct Mono8Pixel : TMonoPixel<Mono8Pixel> {
    using TMonoPixel::TMonoPixel;
};

Mono8Pixel(2) + Mono8Pixel(2)的类型为Mono8Pixel。

所以我想我想问的是，在对value类型进行所有这些更改之后，这些基于CRTP的结构是否具有标准布局。

他们这样做：

static_assert(std::is_standard_layout_v<Mono8Pixel>);

完整示例：https://godbolt.org/z/8z0CKX

如何用运算符编写可继承的模板类

1 个答案: