通用设计与奇怪的重复模板模式混合在一起.C++

Generic design mixed with curiously recurring template pattern. C++

本文关键字：模式 混合 C++ 在一起      更新时间：2023-10-16

考虑这类问题。我有一个Base类和三个从Base派生的类。例如：DerivedA、DerivedB和DerivedC。每个派生类都有其唯一的容器。因此，DerivedA具有std::vector<int>，DerivedB具有std::set<int>，并且DerivedC具有std::map<int, std::string>。我想要Base中的一个接口来访问它当前指向的派生类的容器

Base* d1 = new DerivedA;
for(std::vector<int>::iterator iter = d1->begin(); iter != d1->end(); ++iter)
{
//processing
}

我试图将每个容器包装成单独的类，并保留它们的基的指针在CCD_ 13中。

class CollA;
template<class T>
class traits;
template<>
class traits<CollA>
{
public:
typedef vector<int> container; 
};

template<class T>
class Coll
{
public:
typedef typename traits<T>::container container;
typename container::iterator begin() const
{
}
};

class CollA : public Coll<CollA>
{
typedef traits<CollA>::container container;
public:
container::iterator begin()
{
return V.begin();
}
private:
vector<int> V;
};
class Base
{
public:
Base()
{
}
// what to do here? I must keep a pointer to Coll; But Coll itself is a template
};

给我点建议。我有点迷失在这个可怕的设计中。

为了执行您想要的操作，您需要定义一种通用类型的迭代器，该迭代器可以从派生类中的不同begin()和end()重写返回。

当然，在那之前，你需要决定你到底想让迭代器做什么，正如亚克在评论中解释的那样。对于初学者来说，您需要决定通过这样一个迭代器间接生成value_type的结果。给定三个不同的容器，我能想到的唯一常见类型是const int，因为std::map中的键是const，std::set迭代器是const迭代器(因为元素本身就是键)。因此，当使用公共迭代器类型进行迭代时，您将只能观察到其中的int。

现在，迭代器实现将需要调用不同的代码(在运行时)，这取决于它源自的派生类。这是一个典型的类型擦除用例。如果操作得当，这将允许您包装任何类型的迭代器，只要它支持您需要的接口。然而，在您的情况下，您可能不需要走那么远，因为我想您知道需要支持的完整容器集，所以迭代器类型集是众所周知的，也是有界的。

这意味着您可以使用boost::variant来存储封装的迭代器。这应该比全类型擦除解决方案更有效，因为它避免了一些内部虚拟函数调用，也可能避免了一些堆分配(除非类型擦除解决方法可以使用某种小对象优化，这对迭代器来说是相当可能的，但实现起来更复杂)。

下面是这样一个迭代器的框架实现，以及使用它的类层次结构和一些简单的测试代码。请注意，我只实现了使循环工作所需的基本迭代器功能。

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <set>
#include <map>
#include <iterator>
#include "boost/variant.hpp"

//Helper function object types to implement each operator on the variant iterator.
struct indirection_visitor : boost::static_visitor<const int&>
{
const int& operator()(std::vector<int>::iterator i) const { return *i; }
const int& operator()(std::set<int>::iterator i) const { return *i; }
const int& operator()(std::map<int, std::string>::iterator i) const { return i->first; }
};
struct prefix_increment_visitor : boost::static_visitor<>
{
template<typename I> void operator()(I& i) const { ++i; }
};

//The iterator itself.
//It should probably hide the internal variant, in which case the non-member operators 
//should be declared as friends.
struct var_iterator : std::iterator<std::bidirectional_iterator_tag, const int>
{
var_iterator() { }
template<typename I> var_iterator(I i) : it(i) { }
boost::variant<std::vector<int>::iterator, std::set<int>::iterator, std::map<int, std::string>::iterator> it;
const int& operator*() { return boost::apply_visitor(indirection_visitor(), it); }
var_iterator& operator++()
{
boost::apply_visitor(prefix_increment_visitor(), it);
return *this;
}
};
inline bool operator==(var_iterator i1, var_iterator i2) { return i1.it == i2.it; }
inline bool operator!=(var_iterator i1, var_iterator i2) { return !(i1 == i2); }

//Here's the class hierarchy.
//We use CRTP only to avoid copying and pasting the begin() and end() overrides for each derived class.
struct Base
{
virtual var_iterator begin() = 0;
virtual var_iterator end() = 0;
};
template<typename D> struct Base_container : Base
{
var_iterator begin() override { return static_cast<D*>(this)->container.begin(); }
var_iterator end() override { return static_cast<D*>(this)->container.end(); }
};
struct DerivedA : Base_container<DerivedA>
{
std::vector<int> container;
};
struct DerivedB : Base_container<DerivedB>
{
std::set<int> container;
};
struct DerivedC : Base_container<DerivedC>
{
std::map<int, std::string> container;
};

//Quick test.
void f(Base* bp)
{
for(auto iter = bp->begin(); iter != bp->end(); ++iter)
{
std::cout << *iter << ' ';
}
std::cout << 'n';
//We have enough to make range-based for work too.
for(auto i : *bp)
std::cout << i << ' ';
std::cout << 'n';
}
int main()
{
DerivedA da;
da.container = {1, 2, 3};
f(&da);
DerivedB db;
db.container = {4, 5, 6};
f(&db);
DerivedC dc;
dc.container = std::map<int, std::string>{{7, "seven"}, {8, "eight"}, {9, "nine"}};
f(&dc);
}

实施说明：

  • 如上所述，这不是一个完整的双向迭代器；我选择该标记作为容器类型中最强大的公共迭代器
  • 我在C++11模式下，在Clang 3.6.0和GCC 5.1.0中，以及在Visual C++2013中，使用boost 1.58.0编译并(表面上)测试了代码
  • 该代码在C++14模式下工作，在上面的编译器中也是如此(在Visual C++2015 CTP6中也是如此)，但由于boost 1.58中的一个错误，需要进行一个小的更改(我必须报告)，否则您将得到一个模糊性错误。您需要删除indirection_visitor的基类，并让该访问者的返回类型自动确定。这只适用于C++14，因为它在内部使用decltype(auto)，而正是这段新代码导致了歧义。早期版本的boost没有这个问题，但也没有自动检测返回类型
  • 在C++14模式和boost 1.58中，您可以使用通用lambdas来实现像prefix_increment_visitor这样的简单访问者，这使代码更加简单明了
  • 我从代码的第一个版本中删除了比较访问者，因为boost::variant已经提供了一个默认的相等运算符，对于这种情况已经足够了(这个例子足够长了)
  • 如果需要，可以在需要的地方添加const以获得真正的常量迭代器行为(限定begin()和end()，在CRTP中使用static_cast<const D*>，声明变量包含const_iterators，调整访问者)
  • 当然，你可以实现某种穷人的变体，避免使用boost，但boost::variant让一切都变得更容易、更清洁、更安全
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