c++通过不同的模板参数生成不同的类成员

Question

对于 exmaple，不要为 2D 点创建 z 成员，而为 3D 点创建 z 成员，例如：

template <typename T, int DIM>
class Point {
private:
   T x;
   T y;
   #if(DIM==3) { //3 dimension add z;
      T z;
   }
public:
   Point(T x, T y) : x(x), y(y) {}
   #if(DIM==3) {
       Point(T x, T y, T z) : x(x), y(y), z(z) {}
   }


  template <typename U, int D>
  friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Point<U, D>& p) {
    #if(D==3) {
        os << p.x << " " << p.y << " " << p.z;
    } 
    #else {
        os << p.x << " " << p.y;
    }
    
    return os;
  }
};

我不知道如何定义模板类。

Answer 1

虽然您所要求的可以通过模板专业化来实现，但处理两种不同的类型可能更容易。但无论如何我们还是要尝试一下。

---

为了简单起见，我在代码中使用

struct

而不是

class

，因为它们的成员默认标记为

public

。如果这不是您想要的行为，只需将它们更改为

class

es 和/或将您想要的任何内容标记为

public

/

protected

/

private

。

我使用名称

PointImpl

来表示那些不同的部分，主要是成员，然后从中派生出实际的

Point

。

Point

将包含两个

struct

之间的通用方法。

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首先，我们将使用模板参数声明我们的类型。

template <typename T, std::size_t N>
struct PointImpl;

在此之后，我们需要实际定义两个

struct

，其大小为

2

和

3

。一种天真的解决方案可能是

template <typename T>
struct PointImpl<T, 3> {
    T x;
    T y;
    T z;
};

与

2

相同，但没有最后一个成员。然而，这会使编写可以采用不同大小的

PointImpl

的函数（例如

std::ostream& operator<<

重载）变得更加困难。您可以对它们使用模板专门化，但有一种更简单的方法。我们只是要添加一个下标运算符。

const T& operator[](std::size_t idx) const {
    switch (idx) {
        case 0:
            return x;
        case 1:
            return y;
        case 2:
            return z;
        default:
            throw std::out_of_range("Point<T, 3>::operator[] access out of bounds!");
    }
}

这允许我们仅使用索引而不是成员的实际名称来访问所有成员（再次对大小

2

实现相同的操作，而无需

case 2

并更改错误消息）。

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我们现在有了最终

Point

的基本构建块，并且可以从

PointImpl

中导出它。

template <typename T, std::size_t N>
struct Point : PointImpl<T, N> {
};

您现在可以在此

Point

的主体中添加您想要/需要的任何方法。一个重要的部分是

operator[]

。

T& operator[](std::size_t idx) {
    return const_cast<T&>(std::as_const(*this)[idx]);
}

在此片段中，我们首先将

const

应用于

*this

，然后从那里调用它的

operator[]

。由于我们已经在

const T& operator[] const

中实现了

PointImpl

，所以效果非常好。然后我们再次删除之前应用的

const

，这样我们就可以只返回

T&

。 现在，这将遮蔽

const

中的

PointImpl

版本，为了解决此问题，我们在

Point

的主体中添加以下行：

using PointImpl<T, N>::operator[];

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从这里开始，剩下的事情就变得非常简单了。您可以向

Point

添加不同的方法，如下所示：

std::size_t size() const {
    return N;
}

void zero(T defaultValue = {}) {
    for (std::size_t i{ 0 }; i < N; ++i) {
        (*this)[i] = defaultValue;
    }
}

friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Point& point) {
    for (std::size_t i{ 0 }; i < N - 1; ++i) {
        os << point[i] << ' ';
    }
    os << point[N - 1];
    return os;
}

---

请注意，使用

Point

与

2

或

3

以外的尺寸将导致编译错误，因为没有为这些定义

PointImpl

。

实例