c++ - 在声明后使用方法扩展类功能

Question

我经常遇到这样的问题，我想实现一个数据结构，并希望让用户扩展它的功能；那是向数据结构添加功能而不是字节。一个示例可以使用 sum 方法扩展 std::vector:

#include <iostream>

#include <vector>

// for the header file
template<>
int std::vector<int>::sum();

//for the object file
template<>
int std::vector<int>::sum() {
    int s=0;
    for(auto v = this->begin(); v!=this->end(); ++v) s+=*v;
    return s;
}


int main() {
    std::vector<int> numbers;
    numbers.push_back(5);
    numbers.push_back(2);
    numbers.push_back(6);
    numbers.push_back(9);

    std::cout << numbers.sum() << std::endl;

    return 0;
}

参见:http://ideone.com/YyWs5r

所以这是非法的，因为不能像这样向类中添加函数。显然这是 c++(11) 的一些设计决定。它可以通过两种方式规避，即定义一个

int sum(std::vector<int> &v) { ... }

这就是 std::sort 的工作方式，所以我猜这就是 c++(11) 的预期方式。据我所知，我认为这是用 C++ 实现的最佳方式。但是，它不允许我访问 std::vector 的私有(private)属性。也许我是邪恶的，因为我假设以一种(某种)方法访问私有(private)属性是公平的。但是，我经常希望我的类的用户不能访问某些内容，但是我希望允许我的扩展程序访问它们。例如，我可以想象 std::sort 可以针对 w.r.t 进行优化。特定的容器实现知识和访问权限。

另一种方法是继承 std::vector，但我发现由于以下原因，这显然是 Not Acceptable :

• 如果两方都用方法扩展了类，其中一方想使用哪一个，则需要从一个子类转换为另一个子类。这是荒谬的，因为一个人将数据转换为数据而不实际改变字节，因为两个子类(可以)具有完全相同的内存实现和分段。另请注意，数据转换通常是样板代码，恕我直言，样板代码应被视为邪恶。
• 一个是将功能与数据结构不必要地混合在一起，例如，类名 sum_vector 或 mean_vector 是完全的。

作为一个简短的提醒，我不是在寻找像“你不能在 c++ 中那样做”这样的答案，我已经知道了 ( Add a method to existing C++ class in other file )。 但是，我想知道是否有一个好的方法来进行功能类扩展。我应该如何管理访问私有(private)字段？为什么我想要私有(private)领域访问是不合理的？为什么我不能区分扩展程序和用户访问权限？

注意:可以说扩展程序需要 protected 访问权限，而用户需要公共(public)访问权限，但是，就像我说的那样，这将是扩展的继承方式，出于上述原因，我非常不喜欢它。

Answer 1

您永远不应该访问标准容器的私有(private)成员，因为它们不是其接口(interface)的一部分。

但是，您已经可以扩展标准容器的功能，如 std::vector:即通过明智地使用迭代器和标准算法。

例如sum 功能由使用 std::的 begin() 和 end() 功能的非成员函数提供: vector

#include <algorithm>
#include <iterator>
#include <vector>

template<class Container, class Ret = decltype(*begin(c))>
Ret sum(Container const& c)
{
    return std::accumulate(begin(c), end(c), Ret{});
}