Question

我正在尝试设计一个系统，用户可以将自己的类定义为许多预定义组件的集合，然后让这个类与我提供的算法一起工作。我试图用编译时和/或基于模板的方法来做这个，而不是运行时多态或虚函数，因为在这种情况下性能很重要。

例如，考虑我有许多可用于构建3D顶点的组件。我将这些组件定义为Position，Normal，Color等，然后用户将能够（通过多重继承，组合或什么？）来定义一个顶点，例如PositionAndColorVertex，它只有位置和颜色但没有法线。现在，我提供了一个函数，它对一百万个这些顶点的向量进行一些处理：

template<typename UsersVertexType>
void myProvidedAlgorithm(std::vector<UsersVertexType> input)
{
    if(vertex has a position)
        //do stuff with position
    if(vertex has a normal)
        //do stuff with normal
    if(vertex has a color)
        //do stuff with color
}

现在，我不知道UsersVertexType会是什么样子，但它将从我的组件构建。我的函数需要对每个组件执行某些操作，但前提是它们存在。什么是表达这种优雅和快速（编译时）的方式？

当然，我可以为每种类型定义一个基类，让用户从所需的基类继承，然后使用dynamic_cast来检查实现了哪些组件，但这正是我想要的那种运行时方法避免。也许我可以在编译时检查这个继承关系（编译器应该知道UsersVertexType实际上是什么，对吧？）。

也许我的组件应该使用C ++概念或策略来表达？我也看到了关于mixins的讨论，但不确定这些是否有用。用户类应该使用多重继承还是组合？也许我应该以某种方式在users类中获得一组标志，指出它包含什么？你会如何设计这个系统？

感谢您的任何见解！

注意：与previous question有相似之处，但在这里我退后一步，寻找更高级别的设计选项/备选方案。

Answer 1

通常的模式是使用type_traits，和/或使用可以专用于UserVertexType的独立函数模板。

添加一些SFINAE过载选择魔法和瞧：你发明了模板元编程和Boost Graph Library。

小想法样本：

template <typename VertexType>
struct vertex_traits // default vertex_traits:
{
    typename unused_tag position_type;
    enum { 
        hasNormal = 0 // treat as 'boolean'
        hasColor = 0 
    }; 
};

template <typename V> vertex_traits<V>::position_type& position(V&);

这个想法是，通过将通用的东西定义在外面这个类，你不会对用户选择的顶点类型施加任何不必要的限制（他们可能只是使用std :: pair，他们可能只是传递第三方类型并将其装饰以用于您的图库等。）

Google：＆＃34;非会员功能如何改善封装＆＃34; （作者Scott Meyer）

Answer 2

特征和模板专业化。

#include <iostream>
template <typename V> struct traits; // Primary template.

然后为具有位置分量的顶点定义一个版本，为没有的顶点定义一个版本：

template <typename Vertex, bool has_position=traits<Vertex>::has_position> 
struct some_position_op;

template <typename Vertex> struct some_position_op<Vertex,false> {
    void operator() () { std::cout << "has no position.\n"; }
};

template <typename Vertex> struct some_position_op<Vertex,true> {
    void operator() () { std::cout << "has position.\n"; }
};

最后，对于您定义的每个顶点类型，实现一个traits类：

struct MyVertexWithPosition {};
template <> 
struct traits<MyVertexWithPosition> {
    static constexpr bool has_position = true;
};


struct MyVertexWithoutPosition {};
template <> 
struct traits<MyVertexWithoutPosition> {
    static constexpr bool has_position = false;
};

......玩得开心：

template <typename Vertex>
void shade (Vertex const &vtx) {
    some_position_op<Vertex>() ();
}

int main () {
    shade (MyVertexWithPosition());
    shade (MyVertexWithoutPosition());
}

你也可以专门化功能模板，但必须牺牲shade功能的一些可读性。

定义/使用从预设组件构建的类（在C ++中）

2 个答案: