c++ - 是否有可以生成类的静态/动态绑定(bind)版本的模板？

Question

我正在编写一些库代码，我希望用户能够在可能的情况下利用静态绑定(bind)。如果他们无法在编译时实例化一个类，我希望有一个类的动态版本，以便它可以在运行时实例化。

举个简单的例子，假设我有一个结构模板 A:

template<bool dynamic, int value=0> struct A
{
    static const int Value = value;
};


template<> struct A<true>
{
    int Value;
    A(int value) : Value(value) {}
};

这些定义允许库的用户静态和动态地实例化 A:

A<true> dynamicA = A<true>(5);

A<false, 5> staticA;

这个方法的问题是我必须写两次类的定义。我可以想出几种实现自己生成两个版本的模板的方法，但我可以看到它会变成很多工作。特别是对于使用不同数量参数的类，例如:

// It would be much harder to generate a static version of this class, 
// though it is possible with type lists.  Also, the way I'm imagining it, 
// the resulting classes probably wouldn't be very easy to use.
struct A
{
   vector<int> Values;
    A(vector<int> value) : Values(value) {}
};

这个模式/问题有名字吗？是否有一个元编程库具有可以为我生成两个定义的模板？我如何避免必须两次编写我的类的定义？

Answer 1

有一种简单的机制可以将不依赖于动态/静态值问题的部分放到一个位置:将它们放到另一个类中，我们称之为basic_A，我们称之为您在问题 value_A 中显示的静态/动态值容器。 value_A 和 basic_A 有不同的连接方式，可以组成完整的 A 类:

1. 在 value_A 内聚合 basic_A。这意味着您必须通过 value_A 路由 basic_A 的每个方法，并在 value_A 的两个特化中提供相应的单行代码。这可能不会有太大收获，因为您必须复制所有单行代码，所以从头开始。

2. 在 basic_A 内聚合 value_A。您也必须将 basic_A 设为模板，仅将参数传递给 value_A 并为两个特化提供正确的构造函数，可能以某种方式通过 SFINAE 禁用和启用它们.也不是一段非常漂亮和可维护的代码。另一种方法是为 value_A 的两个特化创建一个公共(public)基类(接口(interface))，在 basic_A 中为该接口(interface)设置一个 unique_ptr 并且将准备好的构造 value_A 传递给 basic_A 的构造函数，只要您想要访问该值，就会以虚函数调用和 poitner 间接寻址为代价。糟糕，特别是如果 A 是一个小而快的轻量级类。

3. 从 value_A 继承 basic_A。与 2. 中相同的问题适用，关于构造函数和模板参数的转发。

4. 从 basic_A 继承 value_A。构造问题消失了，但是现在 basic_A 不能轻易访问 value_A 的值。一种解决方案是在 basic_A 中有一个纯虚函数 getValue()，value_A 的两个特化必须实现。这再次具有虚函数调度的成本，这对于小型轻量级类来说可能是不可取的，但它启用了封装，因为 basic_A 是一个非模板并且可以将其实现隐藏在 .cpp 文件中.另一种方法是通过 CRTP 使用编译时多态性，这将使 basic_A 再次成为模板。

下面是4.的两种方法的两个例子:

4a: getValue() 作为虚函数:

//basic_a.hpp

struct basic_A {
  int foo() const;
  virtual int getValue() const = 0;
};

//basic_A.cpp
int basic_A::foo() const { return 10 * getValue(); }

4b: getValue() 通过 CRTP

template <class Value_t>
struct basic_A {
  int foo() const { return 10 * value_(); }
private:
  int value_() const { return static_cast<Value_t const&>(*this).getValue(); }
};

模板 A 又名。 4b 的 A_value 如下。对于 4a，它几乎是一样的，只是去掉 basic_A 中的模板参数和括号，因为它是一个普通类:

template <bool dyn, int value = 0> 
struct A;

template <>
struct A<true, 0> : basic_A<A<true, 0>>
{
  int val;
  int getValue() const { return val; }
};

template <int value>
struct A<false, value> : basic_A<A<false,value>>
{
  int geValue() { return value; }
};