与模板成员函数的接口答案

【问题标题】：Interface with template member function与模板成员函数的接口
【发布时间】：2016-09-11 05:26:33
【问题描述】：

我有兴趣为 C++ 实现一个类似 Java 集合的环境。我知道这不是一个好主意等等，但我真的不想以后再使用它，只是学习如何做一些高级 OOP。

我的问题是我想要一个带有纯虚函数的基类模板collection<T>。其中一个函数应该是map()，它采用std::function<R(T)>。因为map() 应该是虚拟的，所以我不知道应该使用哪种返回类型。 collection<R> 是不可能的，因为成员函数模板不能是虚拟的。

如何为我的collection<T> 接口添加这样的map() 成员函数？

【问题讨论】：

c++ 标准容器有什么问题？
@πάντα ῥεῖ OP 正在尝试这样做是为了学习目的。
没什么，我只是想知道如何为教育目的实现这样的东西
您必须在 C++ 中实现类型擦除。祝你好运。
C++ 中已经有类型擦除的例子。见 std:shared_ptr 和 std::function

标签： c++ oop templates functional-programming

【解决方案1】：

如何为我的collection<T> 接口添加这样的map 成员函数？

简短的回答是：你不知道。如果我有一些collection<int> 并且我想在上面添加map std::to_string，我需要生成一个collection<std::string>。但是vector_collection<int> 需要生成vector_collection<std::string>，list_collection<int> 需要生成list_collection<std::string>——因此类型转换本身需要virtualized。但是你不能有virtual 成员函数模板，所以没有办法表达这一点。

为了使其工作，您必须为您放入容器中的所有对象拥有一个通用的基本类型，然后只需有一个可以在它们之间转换的通用外观。也就是说，你真的只有collection<unique_ptr<Object>>，而map 只是给你一个不同的collection<unique_ptr<Object>>，而你只是map 你的collection_facade<int, collection<unique_ptr<Object>>> 变成了collection_facade<std::string, collection<unique_ptr<Object>>>。通过大量的工作和完全无视性能和类型安全，你可以做到。

这就是模板的优势。如果我想为vector 之类的东西写map，我可以这样写：

template <class T, class A, class F, class R = std::result_of_t<F(T)>>
std::vector<R, A> map(std::vector<T, A> const& v, F f) {
    std::vector<R, A> mapped;
    mapped.reserve(v.size());
    for (T const& elem : v) {
        mapped.push_back(f(elem));
    }
    return mapped;
}

或：

template <class T, class A, class F, class R = std::result_of_t<F(T)>>
std::vector<R, A> map(std::vector<T, A> const& v, F f) {
    return std::vector<R, A>(
        boost::make_transform_iterator(v.begin(), f),
        boost::make_transform_iterator(v.end(), f)
        );
}

我必须为每个容器分别实现map() - 但无论如何我都必须这样做。现在我不会放弃任何东西。此外，您多久编写一次与运行时容器无关的算法？

【讨论】：

而allocator也可以反弹。

【解决方案2】：

将map 实现为外部模板函数。例如，您可以将map 分解为两个阶段，内部虚拟生产者和外部模板化消费者。

template<typename T> struct Collection {
    // virtual T next(); // Java way
    // C++ way
    // In simplest cases you can rely on iterator pairs.
    struct const_iterator {
        T const &operator*() const;
        const_iterator &operator++();
    }
    virtual const_iterator begin() const;
    virtual const_iterator end() const;
};
template<typename R, typename T> Collection<R> map(
    Collection<T> const &coll, std::function<R(T)> const &f);

要实现本质上复杂的容器和一元组合，您甚至可以拒绝 begin() 和 end() 并编写显式（部分）模板特化。

【讨论】：