如何从运行时值转换为模板参数？

Question

背景：我正在编写一些方法，旨在对图像中的数千个像素调用。图像可以有不同的像素格式（8 位灰度、16 位 RGB、24 位 RGB 等）。对每个像素的像素格式重新检查和分支会效率低下，因此我使用 C++ 模板在编译时为每种支持的像素格式生成整个过程的版本：

// Note: PixelFormat::Enum is an integral type.
template<PixelFormat::Enum PixelFormat>
struct EdgeTracer {

  Point FindInitialEdge(const void *pixels, int stride) {
    /* [...] */
  }

  std::vector<Point> TraceEdge(
    const void *pixels, int stride, const Point &initialEdge
  ) {
    /* [...] */
  }

};

现在我想为这些方法创建包装器作为纯 C 函数（用于将 DLL 导出到 .NET P/Invoke）。目前我正在这样做：

EXPORT Point DLLAPI FindInitialEdge(
  const void *pixels, int stride, PixelFormat::Enum pixelFormat
) {
  switch(pixelFormat) {
    case PixelFormat::Format8bppIndexed: {
      return EdgeTracer<PixelFormat::Format8bppIndexed>::FindInitialEdge(
        pixels, stride
      );
    }
    case PixelFormat::Format16bppRgb565: {
      return EdgeTracer<PixelFormat::Format16bppRgb565>::FindInitialEdge(
        pixels, stride
      );
    }
    case PixelFormat::Format24bppRgb888: {
      return EdgeTracer<PixelFormat::Format24bppRgb888>::FindInitialEdge(
        pixels, stride
      );
    }
    default: {
      // error handling
    }
  }
}

EXPORT PointBuffer *DLLAPI TraceEdge(
  const void *pixels, int stride, const Point *initialEdge,
  PixelFormat::Enum pixelFormat
) {
  // Nearly the same switch statement all over again
}

当我想添加对新像素格式的支持时，必须去触摸许多不相关的功能并不是最佳选择。有没有巧妙的方法来避免多余的switch 语句？

这是我到目前为止所制作的，但我还没有设法制作它的可变版本：

template<typename T>
void invokeTemplated(
  PixelFormat::Enum pixelFormat, void (T::*method)(const void *pixels)
) {
  switch(pixelFormat) {
    case PixelFormat::Format16bppRgb555: {
      T<PixelFormat::Format16bppRgb555> instance;
      ((&instance)->*method)(pixels);
      break;
    }
    // [...]
  }
}

Answer 1

1. 编写一个抽象接口来镜像您的公共接口，但只是内部接口：

   class Interface {
   public:
     virtual ~Interface() {}
     virtual Point FindInitialEdge(const void *pixels, int stride) = 0;
     // other pure virtual methods here
   };
   

2. 创建从像素类型到实现此接口的对象的全局映射

   typedef std::unordered_map<PixelFormat::Enum, Interface*> ImplMap;
   ImplMap impls;
   

3. 将你所有的公共函数写成如下形式：

   EXPORT Point DLLAPI FindInitialEdge(const void *pixels, int stride,
                                       PixelFormat::Enum pixelFormat) {
     ImplMap::iterator i = impls.find(pixelFormat);
     if (i != impls.end()) {
       return i->FindInitialEdge(pixels, stride);
     } else {
       // error handling
     }
   }
   

4. 现在您可以让您的EdgeTracer 模板继承自Interface 并匹配虚函数定义，或者编写模板绑定。第一个是打字少了一点

5. 最后，要注册所有具体的实现，你只需要一个地方来做类似的事情

   template <PixelFormat::Enum PF>
   bool register_format() {
     impls[PF] = new EdgeTracer<PF>;
   }
   
   bool initialized = register_format<PixelFormat::Format8bppIndexed>()
                    | register_format<PixelFormat::Format16bppRgb565>()
                    | register_format<PixelFormat::Format24bppRgb888>();
   

   只需确保您在某处使用了 initialized 的值，这样就不会对其进行优化，并且您可以在一个地方集中注册新格式。

Answer 2

一些肮脏的工作

这是一个相当肮脏的解决方法，但你能不能试试：

第一：

你需要所有课程的提醒

定义可以解决问题：

# define ALL_MY_CLASS A,B,C //ect....

其次：

你所有的类都应该有相同的结构：

A 类{//B、C 类... 上市： static const PixelFormat::enum e= PixelFormat::Format8bppIndexed/* 关联的枚举值 */; void methode_a();//甚至是你的 ::FindInitialEdge };

那么

你应该在他们之间浏览

int test_all_types_for_initial_edge( f) { // here you depack all your possible class
  return (test_types_for_initial_edge<ALL_MY_CLASS>(f));
};

template<typename current, typename second, typename ...elses>
int test_types_for_initial_edge(PixelFormat::enum ee) {
  if (ee == current ::e)//you test if the current tested class  match the enum
   return (EdgeTracer< current >::FindInitalEdge(/* do your stuff */);
 return (test_types_for_initial_edge(ee));
}

template<typename current>
int test_types_for_initial_edge(PixelFormat::enum ee) {
  if (ee == current ::e)//you test if the current tested class  match the enum
   return (EdgeTracer< current >::FindInitalEdge(/* do your stuff */);
 return (DEFAULT_VALUE); //or throw whatever
}

这个（相当肮脏的）解决方法有什么改进

我认为一些 sfinae 并在预编译时检查（如果类作为 static_const 枚举......或想要的方法......等等......）可能会很好...... 但！如果你想保持更新你的代码，你所要做的就是修改ALL_MY_CLASS定义！

顺便说一句……

如果您需要其他帮助（例如添加 type_traits 并稍微改进一下这个工作，请询问它，这主要是正确的，但有些部分是伪代码），我不认为这是完全编译的 ^^）

Answer 3

也许问题出在“void* 像素”上。如果您的像素具有特定类型（8 位、RGBA 等），您可以移除开关并为每种类型实现一个函数。

如果你使用模板函数，编译器会在你使用指针时自动解析类型，并调用正确的函数。