C++ 类模板构造函数 -- 使用数组 (U*) 重载引用 (U&) 失败

Question

我正在尝试构建一个构造函数来将数组作为参数，该参数会重载另一个使用标量的数组。代码如下。

#include <iostream>

template <typename T>
class SmallVec { // This is a 3 dimensional vector class template
public:
    T data[3] = {0}; // internal data of class
    template <typename U>
    explicit SmallVec(const U& scalar) { // if a scalar, copy it to each element in data
        for(auto &item : data) {
            item = static_cast<T>(scalar);
        }
    }
    template <typename U>
    explicit SmallVec(const U* vec) { // if a vector, copy one by one
        for(auto &item : data) {
            item = static_cast<T>(*vec); 
            vec++;
        }
    }
};

int main() {
    float num = 1.2;
    float *arr = new float[3];
    arr[2] = 3.4;
    SmallVec<float> vec1(num); // take num, which works fine
    SmallVec<float> vec2(arr); // !!!--- error happens this line ---!!!
    std::cout << vec1.data[2] << " "  << vec2.data[2] << std::endl;
    return 0;
}

编译器抱怨

error: invalid static_cast from type 'float* const' to type 'float'

显然，vec2(arr) 仍然调用第一个构造函数。但是，如果我删除template <typename U> 并将U 替换为T。该程序运行良好。我应该怎么做才能纠正这个问题？

欢迎提出任何建议！

Answer 1

以下是使用 SFINAE 获得所需内容的方法：

#include <vector>
#include <map>
#include <string>

using namespace std;

template<class T>
  struct Foo {

    template <class U, typename enable_if<is_pointer<U>::value, int>::type = 0>
      Foo(U u){}

    template <class U, typename enable_if<!is_pointer<U>::value, int>::type = 0>
      Foo(U u){}

  };


int main()
{
  Foo<int> f('a'); // calls second constructor
  Foo<int> f2("a"); // calls first constructor
}

直播：https://godbolt.org/g/ZPcb5T

Answer 2

我正在尝试构建一个构造函数以将数组作为参数

(...)

explicit SmallVec(const U* vec) { // if a vector, copy one by one

你不带数组。你拿一个指针，它可能指向一个数组，也可能不指向一个数组，即使它指向一个数组，谁说数组至少有三个元素？这是一个严重的设计缺陷。

C++ 确实允许您通过引用或 const 引用获取原始数组，即使语法很糟糕：

explicit SmallVec(const U (&vec)[3]) {

那么构造函数的实现也不同：

    for(int index = 0; index < 3; ++index) {
        data[index] = static_cast<T>(vec[index]); 
    }

然而，看看main，问题就更深了。您使用new[] 动态分配数组。这已经是一个非常糟糕的主意了。巧合的是，您的示例也错过了delete[]。为什么不使用本地数组呢？

 float arr[3];

这将使您的程序编译并可能正确运行，但您的代码中仍然存在未定义的行为，因为您只将数组的第三个元素设置为有效值；其他两个元素保持未初始化，并且从未初始化的float 读取，即使您只是复制它，也会正式导致未定义的行为。

那就更好了：

 float arr[3] = { 0.0, 0.0, 3.4 };

除此之外，C++11 还邀请您使用std::array，这通常会使事情更安全并改进语法。这是一个完整的例子：

#include <iostream>
#include <array>

template <typename T>
class SmallVec { // This is a 3 dimensional vector class template
public:
    std::array<T, 3> data; // internal data of class
    template <typename U>
    explicit SmallVec(const U& scalar) { // if a scalar, copy it to each element in data
        for(auto &item : data) {
            item = static_cast<T>(scalar);
        }
    }
    template <typename U>
    explicit SmallVec(std::array<U, 3> const& vec) { // if a vector, copy one by one
        for(int index = 0; index < 3; ++index) {
            data[index] = static_cast<T>(vec[index]); 
        }
    }
};

int main() {
    float num = 1.2;
    std::array<float, 3> arr = { 0.0, 0.0, 3.4 };
    SmallVec<float> vec1(num);
    SmallVec<float> vec2(arr);
    std::cout << vec1.data[2] << " "  << vec2.data[2] << std::endl;
    return 0;
}

Answer 3

即使两个构造函数都使用显式说明符并尽量避免类型转换，您应该注意第一个与第二个一样好候选。如果你用 U 代替 float* 你会得到：

显式 SmallVec(const float*& scalar)

这是完全可以接受的，并且会解释编译错误。 您可以通过将第二个构造函数更改为：

template <typename U>
explicit SmallVec(U* const vec) { // if a vector, copy one by one
    U* local = vec;
    for(auto &item : data) {
        item = static_cast<T>(*local);
        local++;
    }
}

不过，我建议一种更明确的方式：

class ScalarCopy {};
class VectorCopy {};

...

template <typename U>
SmallVec(const U& vec, ScalarCopy);

template <typename U>
SmallVec(const U* const vec, VectorCopy); 

并进行显式调用：

SmallVec<float> vec1(num, ScalarCopy());
SmallVec<float> vec2(arr, VectorCopy());