c++ - CRTP接口(interface): different return types in implementation

Question

注:
在解释和我的例子中，我使用 eigen图书馆。但是，我的问题可能会被不熟悉该库的人概括和理解，例如通过替换 ConstColXpr与 std::string_view和 Vector与 std::string .

问题:
我想使用 CRTP 创建一个接口(interface)，其中有两个继承自它的类，它们在调用某些成员函数时有以下不同:

第一个类返回数据成员的 View (Eigen::Matrix<...>::ConstColXpr)

第二个类没有这个数据成员。相反，在调用函数时计算适当的值，然后返回(作为 Eigen::Vector<...> )

两种返回类型具有相同的维度(例如 2x1 列 vector )和相同的接口(interface)，即可以以完全相同的方式进行交互。这就是为什么我认为将函数定义为接口(interface)的一部分是合理的。
但是， 我不知道如何正确定义/限制基类/接口(interface)中的返回类型 . auto编译和执行良好，但没有告诉用户任何期望。

是否可以以更清晰的方式定义接口(interface)？ 我尝试使用 std::invoke_result使用实现函数，但是我必须在接口(interface)之前包含继承类型，这是相当倒退的。而且比 auto好不了多少，因为实际类型仍然需要在实现中查找。

一个不错的答案是常见的 Eigen类型，其中尺寸清晰。但是，我不希望调用接口(interface)函数需要模板参数(我必须使用 Eigen::MatrixBase )，因为已经有代码取决于接口(interface)。
另一个不错的答案是允许两种不同返回类型的构造，但不必知道完整的派生类型。但欢迎所有答案和其他反馈!

这是说明问题的代码:

#include <Eigen/Dense>
#include <type_traits>
#include <utility>
#include <iostream>

template<typename T>
class Base
{
public:
    auto myFunc(int) const;

protected:
    Base();
};

template<typename T>
Base<T>::Base() {
    /* make sure the function is actually implemented, otherwise generate a
     * useful error message */
    static_assert( std::is_member_function_pointer_v<decltype(&T::myFuncImp)> );
}

template<typename T>
auto Base<T>::myFunc(int i) const {
    return static_cast<const T&>(*this).myFuncImp(i);
}


using Matrix2Xd = Eigen::Matrix<double,2,Eigen::Dynamic>;

class Derived1 : public Base<Derived1>
{
private:
    Matrix2Xd m_data;

public:
    Derived1( Matrix2Xd&& );

private:    
    auto myFuncImp(int) const -> Matrix2Xd::ConstColXpr;
    friend Base;
};

Derived1::Derived1( Matrix2Xd&& data ) :
    m_data {data}
{}

auto Derived1::myFuncImp(int i) const -> Matrix2Xd::ConstColXpr {
    return m_data.col(i);
}


class Derived2 : public Base<Derived2>
{
private:
    auto myFuncImp(int) const -> Eigen::Vector2d;
    friend Base;
};

auto Derived2::myFuncImp(int i) const -> Eigen::Vector2d {
    return Eigen::Vector2d { 2*i, 3*i };
}

int main(){
    Matrix2Xd m (2, 3);
    m <<
        0, 2, 4,
        1, 3, 5;

    Derived1 d1 { std::move(m) };

    std::cout << "d1: " << d1.myFunc(2).transpose() << "\n";

    Derived2 d2;

    std::cout << "d2: " << d2.myFunc(2).transpose() << "\n";

    return 0;
}

在我的机器上，这打印

d1: 4 5
d2: 4 6

Answer 1

好的，我想我找到了一个可读性很强的解决方案。仍然欢迎反馈。
我刚刚定义了另一个模板参数，bool ，它告诉派生类是否保存数据，并使用 std::conditional 定义返回类型那bool :

#include <Eigen/Dense>
#include <type_traits>
#include <utility>
#include <iostream>


using Matrix2Xd = Eigen::Matrix<double,2,Eigen::Dynamic>;
using Eigen::Vector2d;


template<typename T, bool hasData>
class Base
{
public:
    auto myFunc(int) const ->
        std::conditional_t<hasData, Matrix2Xd::ConstColXpr, Vector2d>;

protected:
    Base();
};

template<typename T, bool hasData>
Base<T, hasData>::Base() {
    static_assert( std::is_member_function_pointer_v<decltype(&T::myFuncImp)> );
}

template<typename T, bool hasData>
auto Base<T, hasData>::myFunc(int i) const ->
std::conditional_t<hasData, Matrix2Xd::ConstColXpr, Vector2d> {
    return static_cast<const T&>(*this).myFuncImp(i);
}



class Derived1 : public Base<Derived1, true>
{
private:
    Matrix2Xd m_data;

public:
    Derived1( Matrix2Xd&& );

private:    
    auto myFuncImp(int) const -> Matrix2Xd::ConstColXpr;
    friend Base;
};

Derived1::Derived1( Matrix2Xd&& data ) :
    m_data {data}
{}

auto Derived1::myFuncImp(int i) const -> Matrix2Xd::ConstColXpr {
    return m_data.col(i);
}


class Derived2 : public Base<Derived2, false>
{
private:
    auto myFuncImp(int) const -> Eigen::Vector2d;
    friend Base;
};

auto Derived2::myFuncImp(int i) const -> Eigen::Vector2d {
    return Eigen::Vector2d { 2*i, 3*i };
}

int main(){
    Matrix2Xd m (2, 3);
    m <<
        0, 2, 4,
        1, 3, 5;

    Derived1 d1 { std::move(m) };

    std::cout << "d1: " << d1.myFunc(2).transpose() << "\n";

    Derived2 d2;

    std::cout << "d2: " << d2.myFunc(2).transpose() << "\n";

    return 0;
}

编译并执行良好。有点冗长，但至少清楚地表明了意图。

仍然欢迎其他答案。