c++ - 为 "external use"指定任意类类型的字段

Question

我的容器需要存储一些关于它的元素的信息。通常，我将其与元素分开存储。但是，我想通过在元素结构类型中指定一个字段供外部使用来为用户提供节省内存的可能性。例如:

struct MyStuff
{
  int           foo;
  char          bar;
  mutable char  dedicated_for_external_use;  // Because of alignment, this field
                                             // won't increase sizeof (MyStuff)
};

这里的想法是，除了元素的容器之外，任何东西都不能访问该字段。由于容器存储一个拷贝(很像 std::vector)，因此如果您将任何给定值 x 添加到多个容器，这不会有问题。

如果可能的话，您将如何为此设计满足以下要求的界面？

• 应该是完全可选的。 IE。应该可以自动确定给定类型是否提供这样的字段，然后容器将仅在可用时使用它。
• 理想情况下，不依赖于类型特征等，因为我需要最大程度的编译器兼容性。
• 应该易于使用。 IE。如果您可以并希望为 MyStuff 类型启用此优化，则只需 3 行代码即可完成，而不是 25 行。另一方面，内部复杂性无关紧要。
• 最好应该完全排除误报。我的意思是:如果您检查字段 foo_bar ，那么存在这种字段的可能性很小，原因完全不相关(而且我认为 duck-typing 根本不适用于 C++)。更好的方法是检查类型是否从我的库中继承了标记类 ProvidesExternalUseField，因为这不是偶然的。

编辑

我知道 Boost.Intrusive，但我想要的是不同的东西。如果我那样做并创建一个带有单个 char 字段的钩子(Hook)类，在许多情况下它不能用于节省内存。如果继承类型的第一个字段为 int，则 char 字段将被填充为 4 个字节。 IE。您通常需要复杂的类型内部知识才能“挤压”这样的外部使用字段，但继承并没有真正提供它:

struct hooks { mutable char dedicated_for_external_use; };
struct MyStuff : hooks
{
  int           foo;
  char          bar;
};

这里，MyStuff 的大小将是 12 个字节，而不是 8 个。

Answer 1

对于数据结构派生自标记接口(interface)的情况，您可以使用部分模板特化。

假设您的标记接口(interface)类如下所示:

class ProvidesExternalUseField
{
public:
    char GetExtraField () { return 0; }
    void SetExtraField (char newVal) {}
};

它不是虚拟的:我们不想为此添加指向数据类的 vtable 指针。

现在让我们实现一个简单的容器类:

template <class T>
class Container
{
public:
    char GetExtraValue ()
    {
        return 0; // here we cannot know if T is derived from the marker
    }
private:
    T m_t;
};

下面是我们如何更改它以区分这两种情况:

template <class T, bool DoesTProvideExternalUseField>
class ContainerImpl
{
public:
    char GetExtraValue () { return 0; }

private:
    T m_t;
};

template <class T>
class ContainerImpl<T, true>
{
public:
    char GetExtraValue () { return m_t.GetExtraField(); } 
private:
    T m_t;
};

template <class T>
class Container: public ContainerImpl<T,
                                      boost::is_base_of<ProvidesExternalUseField,T>::value>
{
};

现在您可以像这样定义结构:

struct A
{
    int m_intVal;
};

struct B: public ProvidesExternalUseField
{
    char GetExtraField () { return m_extraField; }
    void SetExtraField (char newVal) { m_extraField = newVal; }

    int m_intVal;
    char m_charVal;
    char m_extraField;
};

并以完全相同的方式使用容器类:

Container<A> a;
Container<B> b;

您还可以通过使用指向成员的指针作为模板参数，进一步自动化(模板化)标记界面中的 getter 和 setter。