c++ - 在成员变量上使用std::enable_if或类似方法

Question

目前，我有一个自定义 vector 类，如下所示:

template<int D, typename T = float>
class Vec
{
    private:

        T data[D];

    public:

        Vec(T initial = 0)
        {
            for (int i = 0; i < D; ++i)
            {
                data[i] = initial;
            }
        }

        // Misc. operator overloads
};

using Vec2 = Vec<2>;
using Vec3 = Vec<3>;
using Vec4 = Vec<4>;

我想添加一些成员变量，即 x， y， z和 w，它们将分别指向 vector 中的第一，第二，第三和第四位置。理想情况下，只有在声明 vector 具有足够尺寸的情况下，这些变量才可见。即2D vector 将无法访问 Vec<D, T>::z。

我发现可以工作:

template<int D2 = D, typename  T2 = typename std::enable_if<(D2 > 0), T*>::type>
T2 x(){ return &data[0];}
template<int D2 = D, typename  T2 = typename std::enable_if<(D2 > 1), T*>::type>
T2 y(){ return &data[1];}
template<int D2 = D, typename  T2 = typename std::enable_if<(D2 > 2), T*>::type>
T2 z(){ return &data[2];}
template<int D2 = D, typename  T2 = typename std::enable_if<(D2 > 3), T*>::type>
T2 w(){ return &data[3];}

如您所见，如果我尝试按原样输入模板参数 D和 T，则c++将会面临一些中年危机，因此我不得不本质上重新定义它们中的每一个。而且我知道我要说的是荒谬的，但我真的很希望 x， y， z和 w成为变量而不是函数，因为在我看来 vec.x看起来比 vec.x()更好(我知道这很挑剔)。

我不能使用此解决方案，因为变量不能有模板，只能有类和函数。我目前正在玩的是:

typename std::conditional<(D > 0), T*, std::nullptr_t>::type x = &data[0];
typename std::conditional<(D > 1), T*, std::nullptr_t>::type y = &data[1];
typename std::conditional<(D > 2), T*, std::nullptr_t>::type z = &data[2];
typename std::conditional<(D > 3), T*, std::nullptr_t>::type w = &data[3];

我决定使用 std::nullptr_t作为后备转换，因为我希望无法将float，int等类型转换为强制类型，,，我发现这不好。我需要一种方法来防止对 x， y， z和 w求值，直到调用它们为止，否则任何维数小于4的Vec实例都会在评估 w的那一行上抛出编译器错误，这意味着无论是否尝试调用 w，它在编译期间正在评估，并且会出错。

我正在寻找一种解决方案，该解决方案要么阻止对变量的求值，除非调用该变量(不称为函数的解决方案)，或者使我无法使成员变量在类下完全不可见的解决方案具体情况。

编辑:我有一个额外的去，没有成功:

private:

        T data[D];

        auto getW(){return &data[4];};

    public:

        typename std::conditional<(D > 3), T*, std::nullptr_t>::type w = getW();

对于少于四维的 class Vec的任何实例，这仍然会引发编译错误。现在我真的很困惑。我得到的错误是 cannot convert ‘float*’ to ‘std::conditional<false, float*, std::nullptr_t>::type’ {aka ‘std::nullptr_t}，但这没有任何意义，永远不要运行 getW()，永远不要进行 float*和 std::nullptr_t之间的比较...？

Answer 1

您需要专门使用Vec来添加这些变量。对整个Vec类进行专门化将导致大量重复的代码，因此您可以将其提升到负责存储 vector 数据的基类中。

template<size_t D, typename T>
class VecStorage {
  T data[D];

public:
  T &operator[](const size_t i) {
    return const_cast<T &>(std::as_const(*this)[i]);
  }
  const T &operator[](const size_t i) const {
    assert(i < D);
    return data[i];
  }
};

template<typename T>
class VecStorage<2, T> {
public:
  T x, y;

  T &operator[](const size_t i) {
    return const_cast<T &>(std::as_const(*this)[i]);
  }
  const T &operator[](const size_t i) const {
    assert(i < 2);
    if (i == 0) {
      return x;
    } else {
      return y;
    }
  }
};

我已经为2维专门设置了 VecStorage。您可以添加3维和4维的特化。由于 VecStorage公开下标运算符，因此 Vec和 Vec的用户可以将其视为数组。

template<size_t D, typename T = float>
class Vec : public VecStorage<D, T> {
public:
  explicit Vec(T initial = 0) {
    for (size_t i = 0; i != D; ++i) {
      (*this)[i] = initial;
    }
  }
};

int main() {
  Vec<2> v{42};
  std::cout << v.x << ' ' << v.y << '\n'; // 42 42
  v[0] = 5;
  v[1] = 7;
  std::cout << v.x << ' ' << v.y << '\n'; // 5 7
}