c++ - 没有公共(public)构造函数的类模板作为另一个类模板的成员

Question

我有一个类模板 Shape ，其中包含有关某些形状(可以是三维或二维)的信息。我只想要一些预定义的形状(立方体、球体和正方形)可用。所有这些预定义的形状都具有相同的属性(因此立方体总是具有相同的体积，我只需要记住一个立方体的属性)。禁止某人创建其他 Shape s，我做了构造函数private :

// Flag for the possible shapes
enum class Tag
{
    SPHERE,
    CUBE,
    SQUARE
};

template<std::size_t N>
class Shape
{
public:
    // Predefined shapes.
    static const Shape<3> SPHERE;
    static const Shape<3> CUBE;
    static const Shape<2> SQUARE;
    // Information stored about the given shapes
    const Tag tag; // tag specifying the shape
    const double v; // Shape volume/area
    const std::array<double, 2*N> surrounding_box; // Storing intervals for a surrounding box
    //... Some other information that depends on template parameter N
private:
    // Private constructor. This prevents other, unintended shapes from being created
    Shape(Tag tag, double v, const std::array<double, 2*N> surrounding_box):
            tag{tag}, v {v}, surrounding_box {surrounding_box} {};
};

// Initialization of predefined shape: SPHERE
template<std::size_t N>
const Shape<3> Shape<N>::SPHERE(Tag::SPHERE, 3.0,{{0.0,2.7,0.0,2.7,0.0,2.7}});

// Initialization of predefined shape: CUBE
template<std::size_t N>
const Shape<3> Shape<N>::CUBE(Tag::CUBE, 1.0,{{0.0,1.0,0.0,1.0,0.0,1.0}});

// Initialization of predefined shape: SQUARE
template<std::size_t N>
const Shape<2> Shape<N>::SQUARE(Tag::SQUARE, 1.0,{{0.0,1.0,0.0,1.0}});

现在我可以得到一个立方体:

Shape<3> cube = Shape<3>::CUBE;

这似乎工作正常。

当我想要一个 Shape 时出现问题作为另一个类模板成员的实例 Object .具体来说，我没有设法为我的 Object 编写一个正常工作的构造函数。类模板:

template <std::size_t N>
class Object
{
public:
    Object(Tag shape_tag, double weight, double elevation):
            weight {weight}, elevation {elevation}
    {
        switch(shape_tag)
        {
            case Tag::CUBE:
            {
                shape = Shape<3>::CUBE;
                break;
            }
            case Tag::SPHERE:
            {
                shape = Shape<3>::SPHERE;
                break;
            }
            case Tag::SQUARE:
            {
                shape = Shape<2>::SQUARE;
                break;
            }
        }
    }
private:
    Shape<N> shape;
    double weight;
    double elevation;
};

创建 Object作为

Object<3> object(Tag::CUBE, 1.0,1.0);

因编译器错误而失败 error: no matching function for call to ‘Shape<3ul>::Shape()’ .我认为，因为我没有为 shape 使用初始化列表, Object 的构造函数尝试调用默认构造函数 Shape() ，这是不可用的。我也尝试移动 Shape部分构造到一个单独的初始化函数，然后我可以在初始化列表中调用它。但是，在那种情况下，模板部分会不断产生不同的问题(因为我需要能够同时初始化 Shape<2> 和 Shape<3> 对象)。

我该如何解决这个问题？或者是否有更好的方法来确保只有一些预定义的 Shape s 是否可用，而无需将其构造函数设为私有(private)？

附言。此处呈现的形状和对象的问题只是一个 MWE。

Answer 1

创建一个工厂:

template <std::size_t N> Shape<N> MakeShape(Tag shape_tag);

template <>
Shape<3> MakeShape(Tag shape_tag)
{
    switch(shape_tag)
    {
        case Tag::CUBE: return Shape<3>::CUBE;
        case Tag::SPHERE: return Shape<3>::SPHERE;
    }
    throw std::runtime_error("Invalid tag");
}

template <>
Shape<2> MakeShape(Tag shape_tag)
{
    switch(shape_tag)
    {
        case Tag::SQUARE: return Shape<3>::SQUARE;
    }
    throw std::runtime_error("Invalid tag");
}

然后

template <std::size_t N>
class Object
{
public:
    Object(Tag shape_tag, double weight, double elevation):
shape{MakeShape<N>(shape_tag)}, weight {weight}, elevation {elevation}
    {
    }
};