是否可以创建不同的派生类，共享对每个派生类唯一的成员变量进行操作的相同方法？

Question

我正在用 C++ 编写一个任意排名的张量（多维数组）类，并希望拥有它的静态和动态内存版本。但是，考虑到底层数据容器会有所不同，我正在努力想一种方法来避免在类的静态/动态版本中重复方法。我希望下面这个最小的例子能说明我的观点：

// Product function
template <typename ...data_type>
constexpr auto Product(data_type ..._values)
{
  return (_values * ...);
}

// Static memory version
template <class t_data_type, unsigned ...t_dimensions>
class StaticTensor
{
  private:
  std::array<t_data_type, Product(t_dimensions...)> Entries; // Store entries as contiguous memory

  public:
  StaticTensor() = default;
  ~StaticTensor() = default;

  void StaticMethod()
  {
    // Some code that operates on Entries.
  }
};

// Dynamic memory version
template <class t_data_type>
class DynamicTensor
{
  private:
  std::vector<t_data_type> Entries;

  public:
  DynamicTensor() = default;
  ~DynamicTensor() = default;

  template <typename ...t_dimensions>
  void Resize(t_dimensions ...dims)
  {
    Entries.resize(Product(dims...));
  }

  void DynamicMethod()
  {
    // Some code that operates on Entries.
  }
};

我已经考虑过基于继承/多态的方法，但似乎我仍然必须在每个专用类中实现单独的方法。理想情况下，我希望所有方法都可以在 std::array 和 std::vector 中对底层迭代器进行操作，而不必担心它们属于哪个数据容器。任何人都可以建议我如何去做吗？

Answer 1

您可以使用CRTP技术创建TensorBase，然后将*this转换为Derived&以访问派生类的Entries在Method()内：

template <class Derived>
class TensorBase
{
 public:
  void Method()
  {
    auto& Entries = static_cast<Derived&>(*this).Entries;
    // Some code that operates on Entries.
  }
};

那么你的StaticTensor/DynamicTensor可以继承TensorBase得到Method()。为了使基类能够访问私有成员，还需要将基类设置为好友：

// Static memory version
template <class t_data_type, unsigned ...t_dimensions>
class StaticTensor
  : public TensorBase<StaticTensor<t_data_type, t_dimensions...>>
{
  using Base = TensorBase<StaticTensor<t_data_type, t_dimensions...>>;
  friend Base;
 private:
  std::array<t_data_type, Product(t_dimensions...)> Entries;

 public:
  StaticTensor() = default;
  ~StaticTensor() = default;
};

// Dynamic memory version
template <class t_data_type>
class DynamicTensor 
  : public TensorBase<DynamicTensor<t_data_type>>
{
  using Base = TensorBase<DynamicTensor<t_data_type>>;
  friend Base;
 private:
  std::vector<t_data_type> Entries;

 public:
  DynamicTensor() = default;
  ~DynamicTensor() = default;
};

Demo.