专门化模板化父类(super class)的类的 C++ 工厂

Question

我正在开发一个用于数学优化的 C++ 框架，并且我正在努力为我的稀疏矩阵表示找到一个好的设计。
基本上:

我有两个稀疏矩阵表示:类型 A 和 B；

我有(比如说)四个线性求解器，Alan、Alicia、Beth 和 Benjamin。 Alan 和 Alicia 专门使用 A 矩阵，Beth 和 Benjamin 使用 B 矩阵；

我想对我的代码进行模板化，以便在运行时选择线性求解器在其余代码中设置所有矩阵(类型 A 或 B)的类型(以便直接在右侧生成线性系统的矩阵格式)。

我尝试了以下(简化)代码:

template <class MatrixType>
class LinearSolver {
   virtual void factorize(const MatrixType& matrix) = 0;
}

class LinearSolverAlan: public LinearSolver<MatrixTypeA> {
   void factorize(const MatrixTypeA& matrix) override;
}

class LinearSolverAlicia: public LinearSolver<MatrixTypeA> {
   void factorize(const MatrixTypeA& matrix) override;
}

class LinearSolverBeth: public LinearSolver<MatrixTypeB> {
   void factorize(const MatrixTypeB& matrix) override;
}

class LinearSolverBenjamin: public LinearSolver<MatrixTypeB> {
   void factorize(const MatrixTypeB& matrix) override;
}

求解器的常见父类(super class)型是模板类型 LinearSolver ，所以我也对工厂进行了模板化:

template<class MatrixType>
class LinearSolverFactory {
public:
   std::unique_ptr<LinearSolver<MatrixType> > create(const std::string& solver_name) {
     if (solver_name == "alan") {
        return std::make_unique<LinearSolverAlan>();
     }
     else if (...) {
        ...
     }
   }
};

然后在更高的层次上，我调用 LinearSolverFactory::create()使用正确的求解器名称和模板参数。
但是它不会编译( std::unique_ptr<LinearSolverAlan> 不能转换为 std::unique_ptr<LinearSolver<MatrixTypeA> > )。我在模板方面不够好，看问题是否可以解决。
谢谢你的帮助 :)
查理

Answer 1

LinearSolverAlan和 LinearSolverBeth不共享一个共同的基础，因为 LinearSolver<MatrixTypeA>和 LinearSolver<MatrixTypeB>是两种不相关的类型。
您可以使用 if constexpr丢弃工厂特定实例中未使用的分支或专门化整个工厂:

template <typename MatrixType>
struct Factory;

template <> 
struct Factory<MatrixTypeA> {
   std::unique_ptr<LinearSolver<MatrixTypeA> > create(const std::string& name) {
         // select a LinearSolve<MatrixTypeA> and return it
   }
};

template <> 
struct Factory<MatrixTypeB> {
   std::unique_ptr<LinearSolver<MatrixTypeB> > create(const std::string& name) {
         // select a LinearSolver<MatrixTypeB> and return it
   }
};

另一种选择是制作 LinearSolver<MatrixTypeB>和 LinearSovler<MatrixTypeB>从通用(非模板)基类继承。