创建几种相互不兼容的数字类型[重复]

Question

我想创建封装原始数值类型的轻量级类型：

struct A { long value; }
struct B { long value; }
struct C { long value; }
...

这样我就可以对每种类型应用通常的算术运算，并获得预期的结果（并且与内置类型 long 相比没有任何运行时开销）：

A a1 {10};
A a2 {20};
A a3 = a1 + a2:
++a3;
std::cout << a3;  // prints "31"
...

但是，我不希望在不同类型之间进行任何（自动）转换，也不希望允许任何混合不同类型的算术运算。例如，以下代码应该不编译：

A a1 {10};
A a2 {20};
B b3 = a1 + a2:  // error, cannot convert A to B
a2 += b3;        // error, A::operator+=(B) does not exist
...

如果我只想要一个类型，那么所有这些都将很简单；只需为 A 类定义适当的操作。但是，如果我尝试对仅名称不同的 A、B、C 等类执行相同的操作，很快就会变得乏味。

我知道我可以使用预处理器宏来生成具有不同名称的多个副本。但是，我想知道是否有更优雅的方法不使用预处理器，并且不需要任何重复的代码。 （C++11 特定的解决方案很好。）

Answer 1

一种方法是使用模板类作为该类的一个实现和类型别名，用于您的真实类型。这可能如下所示：

namespace detail {
    template<typename Alias>
    struct Implementation {
        //do everything once
    };
}

using A = detail::Implementation<struct DummyA>;
using B = detail::Implementation<struct DummyB>;
using C = detail::Implementation<struct DummyC>;

只要每个使用不同的类型作为模板参数，每个都是具有相同实现的唯一类型，并且真正的类可以隐藏在用户不应该接触的地方。

Answer 2

一种快速的方法是使用BOOST_STRONG_TYPEDEF 定义每个新类型。它将为您实现运算符。当然，这“使用”预处理器宏，但您不必定义它们。 Boost.units 以模板方式实现算术类型，但如果您想定义自己的系统（在 SI 系统之外），则涉及更多。

如果您想推出自己的模板类，那么让每个实例化成为唯一类型就变得很重要。有几种方法可以做到这一点。一种方法是为模板提供第二个模板参数（除了“基础类型”之外）以使实例化唯一。第二个模板参数可以像整数一样简单：

template< class T, int id>
struct strong_typedef {
    // your operators here
};

但是你必须管理你以前使用过的整数（如果定义分布在不同的位置，这很困难）。

您也可以引入标签类型作为第二个参数：

template< class T, class Tag>
struct strong_typedef// etc...

struct integerA {};
typedef strong_typedef< long, integerA> MyIntegerAType;

Answer 3

只是考虑一下：

#include <iostream>

template <class T,int tag_num=0>
class base{
  public:
    T val;

    base(T val_arg) : val (val_arg) {}

    base<T,tag_num>& operator+(const base<T,tag_num>& a)
    {
      val += a.val;
      return *this;
    }
};

template <class T,int tag_num>
std::ostream& operator<< (std::ostream& s, const base<T,tag_num>& a)
{
    s << a.val;
    return s;
}

typedef base<long,1> my_type_1;
typedef base<long,2> my_type_2;

int main()
{
   my_type_1 v1(1);
   my_type_1 v2(2);
   my_type_1 res = v1 + v2;
   std::cout << res << std::endl;

   my_type_1 r1 = v1;

   my_type_2 v3(3);
   //my_type_1 r2 = v3; // This is a compilation error
   //my_type_1 res2 = v1 + v3; // This is a compilation error
   //std::cout << res2 << std::endl;
   return 0;
}

Answer 4

如果您的实现跨类型相同，您可以考虑使用类模板。甚至您可以为某些类型专门化模板。只要研究一下这个概念，你就会知道我在说什么。