指向带有模板成员的结构的不透明指针

Question

假设我正在构建一个链表（实际的数据结构完全不同，但链表足以解决问题），其节点看起来像

template <typename T>
struct node
{
  struct node<T> *next;
  T data;
};

对于我的数据结构，我有很多返回类型为struct node * 的函数，我希望用户将此类型视为不透明的。在链表示例中，这样的函数可以是例如get_next(struct node<T> *n) 或insert_after(struct node<T> *x, struct node<T> *y)。只有极少数功能，即分配nodes 或获取/设置其data 字段的功能，需要了解有关T 的任何信息。

有没有更好的方法来“忽略T”并让用户只与typedef struct node * opaque_handle 之类的东西进行交互，以实现那些不必关心T 的功能？我的直觉反应来自 C，只是在void* 之间进行转换，但这听起来不太优雅。

编辑： CygnusX1 的comment 让我相信，我要求类型系统提供太多保证，同时我试图规避太多这些保证。我将退回到让T 成为void *，但会以强制转换和间接为代价。

Answer 1

虽然您不关心 T 是什么，但您最喜欢将它与不同的类型区分开来 - 比如说 U，不是吗？ 您可能希望以下内容引发错误：

node<T>* elem1 = ...
node<U>* elem2 = ...
elem1 = elem2

有几种方法可以在不牺牲类型检查或运行时性能的情况下简化代码：

• 如果您使用 C++11，请考虑使用 auto，而不是在使用函数时显式命名类型
• 如果node<T>在你的代码中很常见，你可以设置一个全局范围typedef

另请注意，在 node<T> 定义的上下文中，允许使用普通的 node（不带模板参数）。

如果您真的想隐藏 node 的内容，请考虑按照 mvidelgauz 的建议实现 pimpl 模式。

Answer 2

如果您可以使用 boost，那么 boost::any 或 boost::variant 或许能够帮助实现异构容器。

你追求的是这样的吗？：

#include <iostream>
#include <boost/any.hpp>
#include <list>

using Collection = std::list<boost::any>;
using Node = Collection::iterator;

static Collection anys;

template<typename T>
Node insert_after(T const& obj, Node start_pos = anys.end())
{
    return anys.insert(start_pos, boost::any(obj));
}

void print_type(boost::any const& a)
{
    if (a.type() == typeid(int)) { std::cout << "int" << std::endl; }
    else if (a.type() == typeid(float)) { std::cout << "float" << std::endl; }
}

int main()
{
    const auto node1 = insert_after(int(1));
    const auto node2 = insert_after(float(2.57));
    const auto node3 = insert_after(int(3));

    std::cout << boost::any_cast<int>(*node1) << std::endl;
    std::cout << boost::any_cast<float>(*node2) << std::endl;
    std::cout << boost::any_cast<int>(*node3) << std::endl;

    print_type(*node1);
    print_type(*node2);
    print_type(*node3);

    return 0;
}

输出：

1
2.57
3
int
float
int