c++ - 区分 typedef

Question

我正在为 C 库编写 C++ 抽象。 C 库有几个用于标识远程资源的 ID 的类型定义:

typedef int color_id;
typedef int smell_id;
typedef int flavor_id;
// ...

color_id createColor( connection* );
void destroyColor( connection*, color_id );
// ...

所有这些 typedef 在编译器眼中当然是同一类型。这对我来说是个问题，因为我想重载函数并专门化模板以提供一个很好的 C++ 友好 API:

// can't do the following since `color_id`, `smell_id` and `int` are the same
std::ostream& operator<<( std::ostream&, color_id );
std::ostream& operator<<( std::ostream&, smell_id );
void destroy( connection*, color_id );
void destroy( connection*, smell_id );

// no static check can prevent the following
smell_id smell = createSmell( connection );
destroyColor( connection, smell ); // it's a smell, not a color!

• 如何区分这些 ID，以利用类型安全和重载/专门化函数和类？

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因为我不知道任何其他方式，所以我一直在考虑为每个 C 类型创建不同的包装器类型。但是这条路似乎很坎坷……

1. 已经有很多专门用于基本类型的代码(例如 std::hash )。
   有什么方法可以告诉编译器类似“如果某些东西具有 int 的特化，但不是我的包装器，那么只需使用 int 特化”？
   我是否应该为 std::hash 之类的东西编写专门化？ std 中没有的类似模板化结构(例如 boost、Qt 等中的内容)怎么办？

2. 我应该使用隐式构造函数还是显式构造函数和转换运算符？显式的当然更安全，但它们会使与现有代码和使用 C API 的第三方库交互变得非常乏味。

我非常愿意听取已经去过那里的人的任何提示!

Answer 1

一个包装类来统领它们

最好的办法是创建一个包装类，但使用模板，我们可以编写一个包装类模板，并将其用于所有不同的 ID，只需将它们分配给模板的不同实例即可。

template<class ID> 
struct ID_wrapper
{
    constexpr static auto name() -> decltype(ID::name()) {
        return ID::name(); 
    }
    int value;

    // Implicitly convertible to `int`, for C operability
    operator int() const {
        return value; 
    }  
};

重载 std::hash (仅一次)

我们可以在 ID 中添加我们想要的任何特征类，但我提供了name()举个例子。自 ID_Wrapper被写成模板，专用于std::hash而其他类只需要做一次:

template<class ID>
class std::hash<ID_wrapper<ID>> : public std::hash<int>
{
   public:
    // I prefer using Base to typing out the actual base
    using Base = std::hash<int>;

    // Provide argument_type and result_type
    using argument_type = int;
    using result_type = std::size_t; 

    // Use the base class's constructor and function call operator
    using Base::Base; 
    using Base::operator(); 
};

用它的名字打印出一个ID

如果您愿意，我们也可以专门化 operator<< ，但是 ID_wrapper可隐式转换为 int无论如何:

template<class ID>
std::ostream& operator<<(std::ostream& stream, ID_Wrapper<ID> id) {
    stream << '(' << ID_Wrapper<ID>::name() << ": " << id.value << ')'; 
    return stream; 
}

完成后，我们只需为每种 ID 类型编写一个特征类!

struct ColorIDTraits {
    constexpr static const char* name() {
        return "color_id";
    }
};

struct SmellIDTraits {
    constexpr static const char* name() {
        return "smell_id";
    }
};

struct FlavorIDTraits {
    constexpr static const char* name() {
        return "flavor_id";
    }
};

将它们包装在一起

然后我们可以typedef ID_wrapper:

using color_id = ID_wrapper<ColorIDTraits>;
using smell_id = ID_wrapper<SmellIDTraits>;
using flavor_id = ID_wrapper<FlavorIDTraits>;