带有模板参数的 C++ 函数分派(dispatch)

Question

我正在重构一个大类——我们称它为 Big——它有大量的复制粘贴代码。大部分复制粘贴代码都存在于 switch case 中，其中只有涉及的类型最终有所不同。代码根据类的 enum 成员变量进行切换，该类的值仅在运行时才知道。

我试图解决这个问题涉及到有一个 Dispatcher 类，它通过一个名为 lookup() 的 static 函数查找适当类型的函数。执行实际工作的函数总是称为 go() 并且必须在包装类模板中定义(其唯一参数是当前正在打开的运行时 enum 值). go() 函数本身可能是也可能不是模板函数。

这是代码的精简版。对于篇幅，我深表歉意，但这是我在不丢失重要上下文的情况下所能做到的最短。

#include <cassert>

class Big
{
    public:

        enum RuntimeValue { a, b };

        Big(RuntimeValue rv) : _rv(rv) { }

        bool equals(int i1, int i2)
        {
            return Dispatcher<Equals, bool(int, int)>::lookup(_rv)(i1, i2);
        }

        template<typename T>
        bool isConvertibleTo(int i)
        {
            return Dispatcher<IsConvertibleTo, bool(int)>::lookup<T>(_rv)(i);
        }

    private:

        template<RuntimeValue RV>
        struct Equals
        {
            static bool go(int i1, int i2)
            {
                // Pretend that this is some complicated code that relies on RV
                // being a compile-time constant.
                return i1 == i2;
            }
        };

        template<RuntimeValue RV>
        struct IsConvertibleTo
        {
            template<typename T>
            static bool go(int i)
            {
                // Pretend that this is some complicated code that relies on RV
                // being a compile-time constant.
                return static_cast<T>(i) == i;
            }
        };

        template<template<RuntimeValue> class FunctionWrapper, typename Function>
        struct Dispatcher
        {
            static Function * lookup(RuntimeValue rv)
            {
                switch (rv)
                {
                    case a: return &FunctionWrapper<a>::go;
                    case b: return &FunctionWrapper<b>::go;

                    default: assert(false); return 0;
                }
            }

            template<typename T>
            static Function * lookup(RuntimeValue rv)
            {
                switch (rv)
                {
                    case a: return &FunctionWrapper<a>::go<T>;
                    case b: return &FunctionWrapper<b>::go<T>;

                    default: assert(false); return 0;
                }
            }

            // And so on as needed...
            template<typename T1, typename T2>
            static Function * lookup(RuntimeValue rv);
        };

        RuntimeValue _rv;
};

int main()
{
    Big big(Big::a);

    assert(big.equals(3, 3));
    assert(big.isConvertibleTo<char>(123));
}

这主要是有效的，除了:

1. 它在 Visual C++ 9 (2008) 下构建并运行良好，但在 GCC 4.8 下，它会导致 lookup() 的函数模板重载出现编译错误。
2. 它要求为我们希望在 go() 中支持的每个新函数模板参数编写一个新的 lookup() 函数模板重载。
3. 使用起来既麻烦又困惑。

GCC下出现的错误如下:

Big.cpp: In static member function 'static Function* Big::Dispatcher<FunctionWrapper, Function>::lookup(Big::RuntimeValue)':
Big.cpp(66,65) : error: expected primary-expression before '>' token
                         case a: return &FunctionWrapper<a>::go<T>;
                                                                 ^
Big.cpp(66,66) : error: expected primary-expression before ';' token
                         case a: return &FunctionWrapper<a>::go<T>;
                                                                  ^
Big.cpp(67,65) : error: expected primary-expression before '>' token
                         case b: return &FunctionWrapper<b>::go<T>;
                                                                 ^
Big.cpp(67,66) : error: expected primary-expression before ';' token
                         case b: return &FunctionWrapper<b>::go<T>;
                                                                  ^

我的问题有两个:

1. 为什么在 GCC 下无法构建，我该如何解决？
2. 是否有更好(即不那么麻烦和困惑)的方法来做到这一点？

代码必须可以在 Visual C++ 9 (2008) 下编译，所以我不能使用任何特定于 C++11 的东西。

Answer 1

由于 go 是模板的从属名称，因此您需要使用 template 消歧器:

case a: return &FunctionWrapper<a>::template go<T>;
//                                  ^^^^^^^^
case b: return &FunctionWrapper<b>::template go<T>;
//                                  ^^^^^^^^

这告诉编译器将范围解析运算符 (::) 后面的内容解析为模板的名称，并将随后的尖括号解析为模板参数的分隔符。

Why is this failing to build under GCC, and how do I fix it?

因为 GCC 符合标准，并且执行 two-phase name lookup ，而 MSVC 将名称查找延迟到实例化时间，因此知道 go 是模板的名称。

在实例化之前，此信息不可用，因为不可能知道 T 是什么，并且主模板可以专门用于给定的 T 以便 go 不是成员函数模板的名称，而是数据成员的名称。

这就是说，我希望 MSVC 无论如何都支持 template 消歧器，因此添加它应该可以使您的程序在 GCC/Clang/whatever-conforms-to-the-Standard 和 MSVC 上都能编译。