C++11 可变参数模板 + 继承

Question

我想使用可变参数模板编写线性叠加的抽象。为此，我想定义一个显示某种形式的 operator() 的基类型，如下所示

template <typename Result, typename... Parameters>
class Superposable {
  public:
    typedef Result result_t;
    void operator()(Result& result, const Parameters&...) const = 0;
};

然后针对当前的问题继承自它，比如像这样

class MyField : public Superposable<double, double, double> {
  public:
    void operator()(double& result, const double& p1, const double& p2) const {
      result = p1 + p2;
    }
};

然后我想写一个可以形成线性叠加的抽象基类，并获取Superposable派生类作为模板参数来确定operator()的调用签名。我想要类似的东西

template<typename S> // where S must be inherited from Superposable
class Superposition {
  private:
    std::vector< std::shared_ptr<S> > elements;
  public:

     // This is the problem. How do I do this?
    void operator()(S::result_t& result, const S::Parameters&... parameters) const {
       for(auto p : elements){
          S::result_t r;
          p->operator()(r, parameters);
          result += r;
       }
    }
};

这是我的问题:

1. 如何从 Superposable 派生类中读取类型信息以在 Superposition 中定义我的 operator()？
2. 此外，是否有推荐的方法来强制只能使用 Superposable 派生类作为参数来调用 Superposition？
3. 一个更好的解决方案当然是编写一个 Superposition 类，它不需要从基类派生 MyField，而是直接解析 MyField 的 operator()。我能以某种方式做到这一点吗？

感谢您的帮助!

Answer 1

首先，直接解决您的问题。

一些元编程样板:

template<class...>struct types{using type=types;};

一个 hana 风格的函数，它提取一个参数的类型，可以选择使用一个模板来根据以下条件进行提取:

template<template<class...>class Z, class...Args>
constexpr types<Args...> extract_args( Z<Args...> const& ) { return {}; }

将以上内容包装在 decltype 中的别名为了便于使用:

template<template<class...>class Z, class T>
using extract_args_from = decltype( extract_args<Z>( std::declval<T>() ) );

Superposition 的主模板留空，默认参数提取 Superposable 的类型参数:

template<class S, class Args=extract_args_from<Superposable, S>>
class Superposition;

然后是获得 Result 的特化和 Parameters S 的(可能是基类)的类型的 Superposable :

template<class S, class Result, class...Parameters>
class Superposition< S, types<Result, Parameters...>> {

live example .顺便说一句，你错过了 virtual .

---

请注意，我不赞成您的设计——结果应该是返回值(自然)，使得 () virtual 似乎不是一个好主意(我会改用 CRTP，如果我真的需要隐藏特定的实现，则使用类型删除)。

您可以删除 Superposable 的正文它按原样工作:

public:
  typedef Result result_t;
  void operator()(Result& result, const Parameters&...) const = 0;

我至少会推荐。

下一步是摆脱继承和推导Parameters完全:

class MyField {
public:
  double operator()(const double& p1, const double& p2) const {
    return p1 + p2;
  }
};
template<typename S> // where S must be inherited from Superposable
class Superposition {
  private:
    std::vector< std::shared_ptr<S> > elements;
public:

  template<class...Parameters,
    class R=std::result_of_t<S&(Parameters const&...)>
  >
  R operator()(const Parameters&... parameters) const {
    R ret = {};
    for(auto p : elements){
      ret += (*p)(parameters...);
    }
    return ret;
  }
};

它具有完美转发的所有缺陷，但也具有所有优点。

std::result_of_t<?>是 C++14，但将其替换为 typename std::result_of<?>::type在 C++11 中作为插件。