c++ - 设计带有变体字段的文字类型类，在其中可以存储一个或三个对象

Question

我正在尝试设计一个类-为了便于讨论，我们将其称为A-将满足一组特定的要求:

A必须为文字类型，以允许编译器在编译时通过constexpr构造函数初始化其全局实例(此类型的许多全局const对象在源代码中创建)。原因是A对整数采用了简单的编译时加密(主要是XOR)。稍后在运行时访问适当的int进行解密。

它的中央私有(private)字段是一个简单的整数。但是，该类具有两个构造函数:A::A(int x)和A::A(int x, int y, int z)。如果调用第一个版本，则稍后在运行时，只要进行需要使用该方法的类调用，该类就将在内部使用单个x。相反，如果使用具有三个参数的第二个版本，则在运行时将确定如果调用了需要一个功能的函数时使用x，y和z中的哪一个。

A必须为单一类型；第一个构造函数的一种类型和第二个构造函数的另一种类型并不令人满意(A经常作为参数传递给函数，因此如果没有此约束，我将需要复制或模板化所有这些函数)。

所有A对象中的绝大多数将是全局常数，几乎不会发生赋值，并且如果是这样，则它肯定不会在具有三个int的对象与具有一个int的对象之间或相反。

总结一下: A将被实例化为全局 const对象。如果我使用单个 int初始化对象，则该单个 int应该存储在其中(仅此而已)。如果我使用三个 int对其进行初始化，那么这三个 int应当存储在内部。因为它们都是常量，所以不必担心从3个 int对象到一个1个 int对象的分配，反之亦然。

到目前为止，我考虑的解决方案如下:

将A用作模板； template参数就是我所说的StorageType。该存储将通过公开其中央访问器来抽象访问该中央int资源。然后，将选择使用哪个int字段的问题从A移至该辅助存储类型。这段代码大致说明了这个想法:

template<typename StorageType>
class A
{
private:
    StorageType storage;

public:
    constexpr A(int x, int y, int z) :
        storage(x, y, z)
    { }

    constexpr A(int x) :
        storage(x)
    { }

    void doSomething()
    {
        auto theRightInt = storage.getInt();
        // ...
    }
};

问题:违反了约束3.

和以前一样，不是在A上模板化StorageType，而是使用一个通用接口(interface)来描述StorageType并将unique_ptr存储到A内部。

问题:违反了约束1.

将整数存储为联合:

union
{
    struct
    {
        int x;
        int y;
        int z;
    } intPack;

    int singleInt;
};

在此变体中，每个A对象(包括仅使用单个int的对象)都具有容纳三个可能的int的空间。另一种选择是使用boost::variant而不是过时的union。

问题:这很浪费-请参见第4点。如果使用boost::variant，则违反约束1，因为boost::variant与C++ 17中的std::variant不同，它不是文字类型。

而不是尝试表示A内部的中央整数字段的“方差”，而是从外部进行操作:让该类始终存储一个int，并创建一个帮助器类-我们称之为VariantA-包含三个版本的A，每个版本用第2点中提到的构造函数中的x，y和z初始化。VariantA将具有访问器函数，该访问器函数在运行时决定要返回哪个A对象。

问题:使用起来很麻烦，因为访问器必须每次都被调用:

VariantA a1(0, 1, 2);
VariantA a2(10, 20, 30);

auto a3 = a1.get() + a2.get();
someFunctionThatTakesAnA(a1.get());
// etc

问题:
是否有解决这个问题的理想解决方案，还是我必须选择上面已经考虑(并拒绝)的解决方案之一？
我的平台是VC++，因此可以使用C++ 11/4，除了一些更深奥的部分，但C++ 17草案的功能尚不可用。

Answer 1

似乎可以使用的最好的方法是有条件地调整整数范围:

class A {
    std::array<int, 3> data;
    bool one;

public:
    constexpr A(int x): data{{x, 0, 0}}, one(true) { }
    constexpr A(int x, int y, int z): data{{x, y, z}}, one(false) { }

    constexpr size_t size() const { return one ? 1 : 3; }
    constexpr const int* begin() const { return data.data(); }
    constexpr const int* end() const { return data.data() + size(); }
};

我不确定要选择哪个元素的逻辑是什么，但是如果范围为1，则可以得到该元素；范围为3，则可以执行所需的操作。

不管具体细节如何，要点是，您想要的类型具有3 int和 bool。您需要存储3个 int，希望它是文字的，并且希望它知道它存储的是3还是1个 int。这几乎说明了类型。剩下的唯一事情就是确定您希望数据访问的外观，但未指定。