每个可变参数模板参数生成一个类成员

Question

我有一个模板类，其中每个模板参数代表一种内部计算可以处理的值。需要模板（而不是函数重载），因为值是作为 boost::any 传递的，并且它们的类型在运行前不清楚。

为了正确地转换为正确的类型，我希望每个可变参数类型都有一个成员列表，如下所示：

template<typename ...AcceptedTypes> // e.g. MyClass<T1, T2>
class MyClass {
    std::vector<T1> m_argumentsOfType1;
    std::vector<T2> m_argumentsOfType2; // ...
};

或者，我想将模板参数类型存储在一个列表中，以便用它来做一些 RTTI 魔术（？）。但是我也不清楚如何将它们保存在 std::initializer_list 成员中。

感谢您的帮助！

Answer 1

正如您已经被暗示的那样，最好的方法是使用元组：

template<typename ...AcceptedTypes> // e.g. MyClass<T1, T2>
class MyClass {
    std::tuple<std::vector<AcceptedTypes>...> vectors;
};

这是乘以“字段”的唯一方法，因为您无法神奇地拼出字段名称。另一件重要的事情可能是对它们进行命名访问。我想您想要实现的是拥有多个具有 unique 类型的向量，因此您可以使用以下工具通过其值类型“搜索”正确的向量：

template <class T1, class T2>
struct SameType
{
    static const bool value = false;
};

template<class T>
struct SameType<T, T>
{
    static const bool value = true;
};

template <typename... Types>
class MyClass
{
     public:
     typedef std::tuple<vector<Types>...> vtype;
     vtype vectors;

     template<int N, typename T>
     struct VectorOfType: SameType<T,
        typename std::tuple_element<N, vtype>::type::value_type>
     { };

     template <int N, class T, class Tuple,
              bool Match = false> // this =false is only for clarity
     struct MatchingField
     {
         static vector<T>& get(Tuple& tp)
         {
             // The "non-matching" version
             return MatchingField<N+1, T, Tuple,
                    VectorOfType<N+1, T>::value>::get(tp);
         }
     };

     template <int N, class T, class Tuple>
     struct MatchingField<N, T, Tuple, true>
     {
        static vector<T>& get(Tuple& tp)
        {
            return std::get<N>(tp);
        }
     };

     template <typename T>
     vector<T>& access()
     {
         return MatchingField<0, T, vtype,
                VectorOfType<0, T>::value>::get(vectors);
     }
};

这是测试用例，您可以尝试一下：

int main( int argc, char** argv )
{
    int twelf = 12.5;
    typedef reference_wrapper<int> rint;

    MyClass<float, rint> mc;
    vector<rint>& i = mc.access<rint>();

    i.push_back(twelf);

    mc.access<float>().push_back(10.5);

    cout << "Test:\n";
    cout << "floats: " << mc.access<float>()[0] << endl;
    cout << "ints: " << mc.access<rint>()[0] << endl;
    //mc.access<double>();

    return 0;
}

如果您使用的任何类型不在您传递给专门化 MyClass 的类型列表中（请参阅this commented-out access for double），您将收到编译错误，不太可读，但 gcc 至少指出导致问题的正确位置，并且至少这样的错误消息表明问题的正确原因 - 例如，如果您尝试执行 mc.access()： p>

 error: ‘value’ is not a member of ‘MyClass<float, int>::VectorOfType<2, double>’

Answer 2

不使用元组的替代解决方案是使用 CRTP 创建一个类层次结构，其中每个基类都是其中一种类型的特化：

#include <iostream>
#include <string>

template<class L, class... R> class My_class;

template<class L>
class My_class<L>
{
public:

protected:
  L get()
  {
    return val;
  }

  void set(const L new_val)
  {
    val = new_val;
  }

private:
  L val;
};

template<class L, class... R>
class My_class : public My_class<L>, public My_class<R...>
{
public:
  template<class T>
  T Get()
  {
    return this->My_class<T>::get();
  }

  template<class T>
  void Set(const T new_val)
  {
    this->My_class<T>::set(new_val);
  }
};

int main(int, char**)
{
  My_class<int, double, std::string> c;
  c.Set<int>(4);
  c.Set<double>(12.5);
  c.Set<std::string>("Hello World");

  std::cout << "int: " << c.Get<int>() << "\n";
  std::cout << "double: " << c.Get<double>() << "\n";
  std::cout << "string: " << c.Get<std::string>() << std::endl;

  return 0;
}

Answer 3

正如 πάντα-ῥεῖ 的评论中提到的那样，一种方法是使用元组。他没有解释（可能是为了避免你自己）是它的样子。

这是一个例子：

using namespace std;

// define the abomination    
template<typename...Types>
struct thing
{
    thing(std::vector<Types>... args)
    : _x { std::move(args)... }
    {}

    void print()
    {
        do_print_vectors(std::index_sequence_for<Types...>());
    }

private:
    template<std::size_t... Is>
    void do_print_vectors(std::index_sequence<Is...>)
    {
        using swallow = int[];
        (void)swallow{0, (print_one(std::get<Is>(_x)), 0)...};
    }

    template<class Vector>
    void print_one(const Vector& v)
    {
        copy(begin(v), end(v), ostream_iterator<typename Vector::value_type>(cout, ","));
        cout << endl;
    }

private:
    tuple<std::vector<Types>...> _x;
};


// test it
BOOST_AUTO_TEST_CASE(play_tuples)
{
    thing<int, double, string> t {
        { 1, 2, 3, },
        { 1.1, 2.2, 3.3 },
        { "one"s, "two"s, "three"s }
    };

    t.print();
}

预期输出：

1,2,3,
1.1,2.2,3.3,
one,two,three,

Answer 4

有一个建议允许这种扩展，使用直观的语法：P1858R1 Generalized pack declaration and usage。您还可以初始化成员并通过索引访问它们。你甚至可以通过写using... tuple_element = /*...*/来支持结构化绑定：

template <typename... Ts>
class MyClass {
    std::vector<Ts>... elems;
public:
    using... tuple_element = std::vector<Ts>;

    MyClass() = default;
    explicit MyClass(std::vector<Ts>... args) noexcept
        : elems(std::move(args))...
    {
    }

    template <std::size_t I>
        requires I < sizeof...(Ts)
    auto& get() noexcept
    {
        return elems...[I];
    }

    template <std::size_t I>
        requires I < sizeof...(Ts)
    const auto& get() const
    {
        return elems...[I];
    }

    // ...
};

那么类可以这样使用：

using Vecs = MyClass<int, double>;

Vecs vecs{};
vecs.[0].resize(3, 42);

std::array<double, 4> arr{1.0, 2.0, 4.0, 8.0};
vecs.[1] = {arr.[:]};

// print the elements
// note the use of vecs.[:] and Vecs::[:]
(std::copy(vecs.[:].begin(), vecs.[:].end(),
           std::ostream_iterator<Vecs::[:]>{std::cout, ' '},
 std::cout << '\n'), ...);

Answer 5

这是一个使用boost::variant 的不太高效的实现：

template<typename ... Ts>
using variant_vector = boost::variant< std::vector<Ts>... >;

template<typename ...Ts>
struct MyClass {
  using var_vec = variant_vector<Ts...>;
  std::array<var_vec, sizeof...(Ts)> vecs;
};

我们创建了一个变体向量，可以在其中保存一个类型列表。你必须使用boost::variant 来获取内容（这意味着知道内容的类型，或者写一个访问者）。

然后我们存储这些变体向量的数组，每种类型一个。

现在，如果您的类只保存一种类型的数据，您可以取消数组，而只拥有一个 var_vec 类型的成员。

我不明白你为什么想要每种类型的一个向量。我可以看到需要一个向量，其中每个元素都是任何类型之一。那将是vector<variant<Ts...>>，而不是上面的variant<vector<Ts>...>。

variant<Ts...> 是 boost union-with-type。 any 是 boost smart-void*。 optional 是 boost there-or-not。

template<class...Ts>
boost::optional<boost::variant<Ts...>> to_variant( boost::any );

可能是一个有用的函数，它接受any 并尝试将其转换为variant 中的任何Ts... 类型，如果成功则返回它（如果不成功则返回空optional )。