有没有办法通过`typedef`定义基本类型的特征和转换运算符？

Question

我编写了一对转换器函数，用于在以弧度表示的角度的浮点表示和二进制角度（又名BAMS）之间进行转换：

// Binary angles that maps into 360 degree circle
typedef uint8_t  binang8_t;
typedef uint16_t binang16_t;
typedef uint32_t binang32_t;
typedef uint64_t binang64_t;

// Convert from radians to BAMS
template<typename A, typename T> A to_binang(T val);

// Convert from radians or BAMS
template<typename T, typename A> T to_rads(A val);

主要问题是我为在转换器内部使用而创建的is_binangletrait 并不能防止使用无符号整数代替新类型。 我知道，我可以将这些新类型定义为结构，它会解决这个问题，但我有理由不将它们声明为 class 或 struct(to避免重新定义算术运算符并保​​持与旧的 C 有效负载标头兼容）。有没有技巧让它与使用typedef 定义的类型一起工作？ 这是我实现该特征的尝试：

template<typename T> struct is_binangle {
    static const bool value = false;
};

template<> struct is_binangle<binang8_t> {
    static const bool value = true;
};

template<> struct is_binangle<binang16_t> {
    static const bool value = true;
};

...

理想情况下，我更愿意为这些类型定义自定义类型转换，这样就可以通过以下方式进行转换：

double rangle = M_PI/6;
binang16_t bang =  binang16_t(rangle);
bang += bang;
double another_rangle = double(another_bang);

我强烈怀疑除非那些二进制角度是 classes/structures ，否则这是不可能的。对吗？

Answer 1

您可以为此目的使用enum：

#include <cstdint>
#include <type_traits>

enum binang8_t : uint8_t {};

template <typename T>
struct is_binang : std::false_type {};

template <>
struct is_binang<binang8_t> : std::true_type {};

// static_assert(is_binang<uint8_t>::value);  --> This fails
static_assert(is_binang<binang8_t>::value);

extern "C" void some_c_function(uint8_t);

int main() {
    binang8_t val = static_cast<binang8_t>(0);
    some_c_function(val);
    return 0;
}

(Compiler explorer)

之所以有效，是因为无作用域枚举是唯一类型（与其底层整数类型不同），并且它们可以隐式转换为整数（因此您可以将它们传递给接受整数而不进行强制转换的 C 函数）。

我承认，这并不完美，因为如果您进行算术运算，您必须将结果转换回binang8_t，并且它不适用于浮点。

Answer 2

这是一个半答案（一个模板类替换了这 4 个typedef-s）但还有另一个问题——教科书成员模板函数实现失败）

希望我能够让 C 程序员相信 C++ 数组

struct blah {
  uint16_t value;
};

可以被视为uint16_t 值的数组，我确实尝试过声明class 的高路：

template<typename UnsignedInt,
        std::enable_if_t<std::is_unsigned<UnsignedInt>::value, int> = 0>
class binangle {
    UnsignedInt value;
public:
    binangle(UnsignedInt v) : value(v) {}

    template<typename F>
    binangle(F v) { set_from_radians<F>(v); }

    template<typename F>
    void set_from_radians(F rad);

    template<typename F>
    void set_from_degrees(F rad);

    template<typename F>
    F to_radians(int start_deg = 0) const;

    template<typename F>
    F to_degrees(int start_deg = 0) const;

    template<typename F> operator F() const;

    explicit operator UnsignedInt() const { return value; }
};

...在我开始实现这些模板成员函数之前，一切都很花哨 - 当编译器看到时

template<typename UnsignedInt>
template<typename F>
void binangle<UnsignedInt>::set_from_radians(F rad) {
...

它抛出

...
   /home/sipan/src/vgit/signals/tests/../include/binangles_impl.hpp:23:51: error: invalid use of incomplete type ‘class signals::binangle<UnsignedInt>’
   23 | void binangle<UnsignedInt>::set_from_radians(F rad) {
      |