有没有一个技巧可以让我们将命名空间“传递给模板”？

Question

情景：

假设我们有几个库，每个库都在自己的命名空间中，每个库都包含完全相同的类和函数集，并且在每个命名空间中都具有相同的 API。这些库完全不相互了解，也没有共同的基础。

namespace A {
class Foo { ... };
class Bar { ... };
class Baz { ... };
// A dozen more types
};

namespace B {
class Foo { ... };
class Bar { ... };
class Baz { ... };
// A dozen more types
};

namespace C {
class Foo { ... };
class Bar { ... };
class Baz { ... };
// A dozen more types
};

我绝不为这种设计辩护，但让我们将其视为无法更改的约束。显然有更好的方法可以做到这一点，但我现在无权改变它。

问题：

鉴于上述情况，我们通常希望实现使用这些库的更高级别的代码，但我们不想为每个库都重复此代码。模板似乎是显而易见的解决方案。

template<typename Foo, typename Bar, typename Baz>
class FooBarBazzer
{
    std::unique_ptr<Foo> foo;
    std::vector<Bar> bars;
    Baz baz;
    ...
}

这看起来还不错，但它要求我们将Foo、Bar 和Baz 列为模板参数，并且随着涉及的类型数量的增加，这很快导致了一些非常笨拙的模板参数列表。

我发现自己想要以下虚构的语法：

template<namespace ns>
class FooBarBazzer
{
    std::unique_ptr<ns::Foo> foo;
    std::vector<ns::Bar> bars;
    ns::Baz baz;
    ...
}

一种可能的解决方法是为每个命名空间编写和维护一个特征struct，其中包含该命名空间中每个类型的成员类型。

namespace A {
struct Types {
    using Foo = A::Foo;
    using Bar = A::Bar;
    using Baz = A::Baz;
    // A dozen more type aliases
};
}

namespace B {
struct Types {
    using Foo = B::Foo;
    using Bar = B::Bar;
    using Baz = B::Baz;
    // A dozen more type aliases
};
}

namespace C {
struct Types {
    using Foo = C::Foo;
    using Bar = C::Bar;
    using Baz = C::Baz;
    // A dozen more type aliases
};
}

template<typename Types>
class FooBarBazzer
{
    std::unique_ptr<typename Types::Foo> foo;
    std::vector<typename Types::Bar> bars;
    typename Types::Baz baz;
    ...
}

但这似乎有很多样板。 （还有很多 typename 关键字散布在周围，这并不理想，但我怀疑这是可以避免的。）

问题：

有没有更好的技巧来做到这一点？在实例化时告诉模板应该在哪个命名空间中查找类型？一个不需要编写和维护太多样板的？

我怀疑答案是否定的，但我一直对专家能够让 C++ 类型系统做的事情感到惊讶。

Answer 1

简答

没有办法将namespace 传递给template；但这并不意味着您的情况没有其他选择。

长答案

虽然没有办法专门为此传递namespace，但也没有真正的理由不能以通用方式支持您的用例。您对使用特征的建议肯定会奏效——但根据您的问题的具体情况，可能是不必要的手动操作。

您提到了您对类型数量增长的担忧——这可以通过可变参数列表来满足：

template<typename Foo, typename Bar, typename...Args>
bool DoAllFoosBar(const std::vector<Foo> & foos, const Bar & bar, const Args&...args)
{
    return std::all_of(foos.begin(),
                       foos.end(),
                       [&](const auto & foo){ return IsFooBar(foo, bar, args...); });
}

只要参数中的 1 个明确匹配来自 namespace 的内容（从它的声音来看，它应该），它仍然会通过 ADL 限定调用——它现在支持两个 或更多 论据。

此外，尽管您不能严格限制 namespace 本身 - 您可以将函数限制为仅在 IsFooBar 可在其参数上调用时才可调用 - 通过 SFINAE 或仅通过 @987654327 @。

例如：

// Dummy definition in current scope, so it can find others through ADL
void IsFooBar();

template<typename Foo, typename Bar, typename...Args>
auto DoAllFoosBar(const std::vector<Foo> & foos, const Bar & bar, const Args&...args)
  -> decltype(IsFooBar(foos, bar, args...))
  // ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ -- expression sfinae
{
  ...
}

当且仅当IsFooBar(...) 产生有效结果时，这使用表达式 SFINAE 有条件地启用 DoAllFoosBar。由于它还在当前范围内看到IsFooBar，因此它还将通过 ADL 查找所有有效条目。你也可以做类似的事情来把它变成static_assert。