c++ - 相似类型类的设计

Question

我正在设计类来表示几何对象，例如 vector 。我需要定义加法、标量乘法、点积等方法。 vector 坐标可以是不同大小的整数或实数，因此需要复制这些不同类型对应的类。

例如

class intVector
{
   int X, Y;

   intVector& operator+=(const intVector& A) { … }
   intVector& operator*=(int A) { … }

   float Norm(); // Not int
};

class floatVector
{
   float X, Y;

   floatVector& operator+=(const floatVector& A) { … }
   floatVector& operator*=(float A) { … }

   float Norm(); // Would be double for a doubleVector
};

(我还需要定义为函数而不是方法的二元运算符。)

我想避免/尽量减少代码重复，因此使用模板似乎是一种自然的方法。无论如何，我希望我的类显示为普通类，而不是模板化类(一种选择是从模板化类派生；另一种是 typedef 类特化)。

此外，还有一个令人讨厌的约束:并非所有方法都对所有数据类型都有意义，并且根本不应该在某些类中声明，或者某些参数的类型可能存在特殊情况。

在我尝试的过程中，我遇到了许多问题，例如需要添加大量显式实例化、难以避免没有意义的成员、基类/派生类之间的转换问题……使整个设计变得痛苦。总而言之，我使用模板编写的代码比不使用模板时花费的更多!

你经历过类似的类设计吗？有解决这个问题的经典方法吗？

Answer 1

模板是处理这个问题的正确方法。您可以做的是为需要不同行为的不同函数添加重载并使用 SFINAE将它们限制为所需的类型。使用模板，我们可以将这两个类组合成一个通用的 Vector 类，然后使用 type alias获取不同类型的具体名称。看起来像

template<typename T>
class Vector
{
   T X, Y;

   Vector& operator+=(const Vector& A) { … }
   Vector& operator*=(T A) { … }

   template<typename U = T, std::enable_if_t<std::is_integral_v<U>, bool> = true>
   correct_size_floating_point_type<U> Norm() { integer code } 
   template<typename U = T, std::enable_if_t<std::is_floating_point_v<U>, bool> = true>
   U Norm() { floating point code }
};

using intVector = Vector<int>;
using floatVector = Vector<float>;

其中 correct_size_floating_point_type 是一个模板类型，它为提供的整数类型返回正确大小的浮点类型。