c++ - 类设计-使用可选的？变体？不透明？

Question

我想上一堂关于PCI总线位置的类(class)。为了便于讨论，它们以三种形式出现:

[domain]:[bus]:[device]。[function]

[domain]:[bus]:[device]

[总线]:[设备]。[功能]

并说每个字段都是一个非负整数值(为了简单起见，我们甚至说 unsigned)。

关于如何定义此类，我抓狂了。我可以在域和函数字段中使用 std::optional；但是，它们都不都是可选的。我可以使用3种类型的变体，但随后需要定义单独的类型，这些类型有很多重叠。我可以只保留4个 unsigned和一个3值的枚举，该枚举的格式有效-但这有点麻烦，我需要用getter来使类不透明。如果我尝试以某种方式使用工会，也是一样。

似乎我所做的每一个选择都将成为一个浮躁的类。如何最大程度地减少对此的不满？

注意:尽管我怀疑C++ 20会给您任何东西，但是任何语言标准版本都可以解决。

Answer 1

根据我的评论，我想知道这样的事情是否可行:

enum class pci_format { domain_function, domain, function };

template <pci_format E> struct tag { }; 

class pci_location {
  public:
    pci_location (tag<pci_format::domain_function>, unsigned domain, unsigned bus,
      unsigned device, unsigned function)
      : format_(pci_format::domain_function)
      , domain_(domain)
      , bus_(bus)
      , device_(device)
      , function_(function)
    { }

    // Repeat for other values of pci_format.

    pci_format format () const { return format_; }

    bool has_domain () const {
      return (format_ == pci_format::domain_function)
        or (format_ == pci_format::domain);
    }

    unsigned domain () const {
      if (not has_domain()) { throw std::runtime_error("Domain not available."); }
      return domain_;
    }

    // Repeat for other fields.

  private:
    pci_format format_;
    unsigned domain_;
    unsigned bus_;
    unsigned device_;
    unsigned function_
};

您基本上将为每种PCI“格式”创建一个特定的构造函数。当然，您也可以将每个 unsigned存储为 std::optional<unsigned>，但这将迫使用户“取消引用”每个可选对象，即使他们确定必须包含值也是如此。

一种或另一种方式是，他们必须检查位置所在的“格式”，因此在我看来，为此使用枚举更加用户友好。然后，用户只需检查一次即可确切知道哪些字段可用。

我想您可以在所有这些之上放置一个访问者，以便他们可以简单地提供针对每种“格式”执行的代码:

struct pci_location_visitor {
  virtual void visit (tag<pci_format::domain_function>, pci_location const & obj) = 0;
  // Repeat for other enum values.
};

// Add to pci_location:
void accept (pci_location_visitor & visitor) {
  switch (format_) {
    case pci_format::domain_function:
      return visitor.visit(tag<pci_format::domain_function>{}, *this);
    default: throw std::runtime_error("Format not supported for visitation.");
  }
}

然后最重要的是，您可以创建一个访问者，该访问者可以由一堆可调用对象(即lambda)构造而成，因此可以按以下方式使用所有访问者:

pci_location const & loc = getIt();
auto printSomething = make_pci_location_visitor(
      [](tag<pci_format::domain_function>, pci_location const & e) { std::cout << e.domain(); }
    , [](tag<pci_format::domain>,          pci_location const & e) { std::cout << e.bus(); }
    , [](tag<pci_format::function>,        pci_location const & e) { std::cout << e.function(); }
  );
loc.accept(printSomething);

有关如何构造此类访问者的示例，请参见 overloaded example on cppreference.com中的 std::visit类。