根据模板参数选择联合成员

Question

我正在处理 C++ 中的联合，我想要一个函数模板，它可以根据模板参数访问活动的联合成员。

代码类似于（doSomething 只是一个示例）：

union Union {
  int16_t i16;
  int32_t i32;
};

enum class ActiveMember {
    I16 
  , I32
}

template <ActiveMember M>
void doSomething(Union a, const Union b) {
  selectMemeber(a, M) = selectMember(b, M);
  // this would be exactly (not equivalent) the same
  // that a.X = b.X depending on T.
}

为了做到这一点，我只发现了一些不好的技巧，比如专业化，或者访问和分配的方式不统一。

我遗漏了一些东西，应该用其他方法来做这些事情吗？

Answer 1

我能想到的唯一解决方案是将运算符添加到联合中：

union Union
{
    char c;
    short s;
    int i;
    float f;
    double d;

    operator char() const { return c; }
    operator short() const { return s; }
    operator int() const { return i; }
    operator float() const { return f; }
    operator double() const { return d; }
    template <typename T> operator T() const { /* invalid conversion */ T t; return t; }

    Union &operator =(char ac) { c = ac; return *this; }
    Union &operator =(short as) { s = as; return *this; }
    Union &operator =(int ai) { i = ai; return *this; }
    Union &operator =(float af) { f = af; return *this; }
    Union &operator =(double ad) { d = ad; return *this; }
    template <typename T> Union &operator =(T at) { /* invalid asignement */ return *this; }
};

它允许您控制联合作为some type 工作时的行为：

template <typename T>
void doSomething(Union a, const Union b)
{
    // call the 'b' conversion operator and the 'a' asignment operator.
    a = static_cast<T>(b);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    Union a, b;

    doSomething<int>(a, b);  // calls a.i = b.i
    doSomething<char>(a, b); // calls a.c = b.c

    return 0;
}

运算符的模板版本匹配无效转换。

Answer 2

可能性1

您可以使用简单的结构来选择成员，而不是使用枚举：

typedef short int16_t;
typedef long int32_t;

union Union {
    int16_t i16;
    int32_t i32;
};

struct ActiveMemberI16 {};
struct ActiveMemberI32 {};

template <typename M>
void doSomething(Union& a, Union b) {
    selectMember(a, M()) = selectMember(b, M());

    // this would be exactly (not equivalent) the same
    // that a.X = b.X depending on T.
}

int16_t& selectMember(Union& u, ActiveMemberI16)
{
    return u.i16;
}

int32_t& selectMember(Union& u, ActiveMemberI32)
{
    return u.i32;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    Union a,b;
    a.i16 = 0;
    b.i16 = 1;
    doSomething<ActiveMemberI16>(a,b);
    std::cout << a.i16 << std::endl;

    b.i32 = 3;
    doSomething<ActiveMemberI32>(a,b);
    std::cout << a.i32 << std::endl;
    return 0;
}

这需要为联合中的每个成员定义一个结构和一个 selectMember 方法，但至少您可以在许多其他函数中使用 selectMember。

请注意，我将参数转换为引用，如果不合适，您可以调整它。

可能性2

通过将联合指针转换为所需的类型指针，您可以使用单个 selectMember 函数。

typedef short int16_t;
typedef long int32_t;

union Union {
    int16_t i16;
    int32_t i32;
};
template <typename T>
T& selectMember(Union& u)
{
    return *((T*)&u);
}

template <typename M>
void doSomething(Union& a, Union b) {
    selectMember<M>(a) = selectMember<M>(b);

    // this would be exactly (not equivalent) the same
    // that a.X = b.X depending on T.
}



int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    Union a,b;
    a.i16 = 0;
    b.i16 = 1;

    doSomething<int16_t>(a,b);
    std::cout << a.i16 << std::endl;

    b.i32 = 100000;
    doSomething<int32_t>(a,b);
    std::cout << a.i32 << std::endl;
    return 0;
}

Answer 3

我不确定你为什么认为模板专业化是“坏 hack”，但在 C++ 中没有“静态 if”这样的东西，所以如果你想让你的编译器根据结果来区分生成的代码在编译时计算的表达式，您需要定义不同的、专门的模板版本。

这是你如何定义它：

#include <iostream>

using namespace std;

union Union {
  int16_t int16;
  int32_t int32;
};

enum class ActiveMember {
    INT16
  , INT32
};

// Declare primary template
template <ActiveMember M>
void doSomething(Union a, const Union b);

// First specialization
template <>
void doSomething<ActiveMember::INT16>(Union a, const Union b)
{
    a.int16 = b.int16;

    // Do what you want here...
    cout << "int16" << endl;
}

// Second specialization
template <>
void doSomething<ActiveMember::INT32>(Union a, const Union b)
{
    a.int32 = b.int32;

    // Do what you want here...
    cout << "int32" << endl;
}

这就是你将如何使用它。

int main()
{
    Union u1, u2;
    u1.int32 = 0;
    u2.int32 = 0;

    doSomething<ActiveMember::INT16>(u1, u2);
    doSomething<ActiveMember::INT32>(u1, u2);

    return 0;
}