c++ - 多个类的父类的部分特化

Question

我想对模板类使用部分特化，以便该模板类的所有子类都将使用该特化。让我用一个例子来解释它:)

template < typename T, unsigned int rows, unsigned int cols>
class BaseMatrix {...};

这个类将有指定矩阵结构的子类，如稀疏、密集、对角线……

template < typename T, unsigned int rows, unsigned int cols>
class DiagonalMatrix : public BaseMatrix<T,rows,cols>{..}

然后这些类将再次有指定存储的子类:堆栈数组、 vector 、列表、队列......

template < typename T, unsigned int rows, unsigned int cols>
class StackDiagonalMatrix : public DiagonalMatrix<T, rows, cols> {..}

还有一个Matrix类，它提供了所有的数学功能。该模板类实现了operator+、operator-等...

   template <typename T, 
             template<typename, unsigned, unsigned> class MatrixContainer,
             unsigned Rows, 
             unsigned Cols>
    class matrix;

对于最后一个类，我想编写这样的专业:

template <typename T,unsigned Rows, unsigned Cols>
class matrix<T, BaseMatrix, Rows, Cols> {};

template <typename T,unsigned Rows, unsigned Cols>
class matrix<T, DiagonalMatrix, Rows, Cols>  {};

但是当我编写一个继承自 DiagonalMatrix 的 StackDiagonalMatrix 时，它没有找到 DiagonalMatrix 的特化——实际上它根本没有找到特化。

error: aggregate ‘matrix<int, StackDenseMatrix, 3u, 2u> matrix’ has incomplete type and cannot be defined

现在有解决这个问题的方法吗？你能为几个模板类的父类编写一个特化吗？

非常感谢!

涉及的完整源代码:

    template <typename T, unsigned int rows, unsigned int cols>
    class BaseMatrix {
    protected:
        BaseMatrix(){};
        static const unsigned rowSize = rows;
        static const unsigned colSize = cols;
    };

    template <typename T, unsigned int rows, unsigned int cols>
    class DenseMatrix : public BaseMatrix<T, rows, cols> {
    protected:
        DenseMatrix(){};

    };

    template <typename T, unsigned int rows, unsigned int cols>
    class StackDenseMatrix : public DenseMatrix<T, rows, cols> {

    public:
        typedef T                                           value_type;

    private:
        value_type                                          grid[rows][cols];
        StackDenseMatrix();
    };

    template<typename value_type, unsigned int rows, unsigned int cols>
    StackDenseMatrix<value_type, rows,cols>::StackDenseMatrix () {
        for (unsigned int i = 0; i < this->rowSize; i++) {
            for (unsigned int j = 0; j < this->colSize; j++) {
                grid[i][j] = 0;
            }
        }
    }

    template <typename T, template<typename, unsigned, unsigned> class MatrixContainer ,unsigned Rows, unsigned Cols>
    class matrix;

    template <typename T,unsigned Rows, unsigned Cols>
    class matrix<T,BaseMatrix, Rows, Cols> {
         matrix(){};
};

int main () {
    matrix<int, StackDenseMatrix, 3, 2> matrix;
    return 0;
}

Answer 1

继承不适用于模板特化。当您调用 matrix<int,StackDenseMatrix,3,2> matrix; , 它将选择 matrix 的通用模板, 因为第二个参数是 StackDenseMatrix , 不是 BaseMatrix .尽管这些类通过继承相关，但没有任何区别，它们不是完全相同的类型，因此编译器不会选择 matrix 的特化。 .

为了解决您的问题，我认为在这种情况下继承对您没有任何好处。在泛型编程中，更合适的工具是类型特征、策略和概念。在这种情况下，您应该能够应用一些类型特征来实现类似的目标。我喜欢使用的一个技巧是默认模板参数依赖于先前的模板参数，然后进行部分特化。例如如下:

enum MatrixStorage {
  DenseMatrix,
  SparseMatrix
};

enum MatrixStructure {
  GeneralMatrix,
  SquareMatrix,
  DiagonalMatrix  //, ...
};

template <typename T, unsigned Rows, unsigned Cols>
class StackDenseMatrix {
  public: 
    typedef T value_type;
    static const MatrixStorage Storage = DenseMatrix;
    static const MatrixStructure Structure = GeneralMatrix;
  //..
};

//General template with default arguments:
template <typename T, 
          template <typename, unsigned, unsigned> class MatrixContainer,
          unsigned Rows, unsigned Cols, 
          MatrixStorage Storage = MatrixContainer<T,Rows,Cols>::Storage,
          MatrixStructure Structure = MatrixContainer<T,Rows,Cols>::Structure>
class matrix;

//Specialization with given arguments:
template <typename T, 
          template <typename, unsigned, unsigned> class MatrixContainer,
          unsigned Rows, unsigned Cols>
class matrix<T,MatrixContainer,Rows,Cols,DenseMatrix,GeneralMatrix> {
  //implementation of matrix for when the container is dense and has general structure...
};

int main() {
  matrix<int,StackDenseMatrix,3,2> M; //no extra arguments, and the right specialization will be selected based on the traits of StackDenseMatrix.
  return 0;
};

我有自己的矩阵库，它严重依赖模板元编程和泛型编程技术，按照上面的例子，为不同类型的矩阵结构和存储提供矩阵运算的特殊实现，它工作得很好方法。我曾经对不同的矩阵类型使用继承，但现在我已经切换到仅依赖类型特征、概念、策略和 Sfinae 开关，这是一个更实用的解决方案。