C++11可变模板+继承

Question

我想用各种模板编写线性叠加的抽象。为此，我想定义一个基本类型，它显示了如下所示的某种形式的运算符()

template <typename Result, typename... Parameters>
class Superposable {
  public:
    typedef Result result_t;
    void operator()(Result& result, const Parameters&...) const = 0;
};

然后从它继承当前的问题，例如

class MyField : public Superposable<double, double, double> {
  public:
    void operator()(double& result, const double& p1, const double& p2) const {
      result = p1 + p2;
    }
};

然后，我想编写一个抽象基类，它可以形成线性叠加，并将可叠加派生类作为模板参数来确定operator()的调用签名。我想要一些类似的

template<typename S> // where S must be inherited from Superposable
class Superposition {
  private:
    std::vector< std::shared_ptr<S> > elements;
  public:

     // This is the problem. How do I do this?
    void operator()(S::result_t& result, const S::Parameters&... parameters) const {
       for(auto p : elements){
          S::result_t r;
          p->operator()(r, parameters);
          result += r;
       }
    }
};

以下是我的问题：

1. 如何从可叠加派生类中读出类型信息，以在叠加中定义我的运算符()？
2. 此外，是否有一种建议的方法来强制这种叠加只能以可叠加派生类作为参数来调用？
3. 当然，更好的解决方案是编写一个叠加类，它不需要从基类派生MyField，而是直接解析MyField的运算符()。我能做点什么吗？

谢谢你的帮忙!

Answer 1

首先，直接解决你的问题。

一些元编程样板：

template<class...>struct types{using type=types;};

一种hana风格的函数，它提取参数的类型，可以选择从模板中提取参数，该模板基于：

template<template<class...>class Z, class...Args>
constexpr types<Args...> extract_args( Z<Args...> const& ) { return {}; }

为便于使用而将上述内容封装在decltype中的别名：

template<template<class...>class Z, class T>
using extract_args_from = decltype( extract_args<Z>( std::declval<T>() ) );

叠加的主模板为空，默认参数提取Superposable的类型参数。

template<class S, class Args=extract_args_from<Superposable, S>>
class Superposition;

然后是一个专门化，它获取Result和Parameters类型(可能是S的Superposable的基类)。

template<class S, class Result, class...Parameters>
class Superposition< S, types<Result, Parameters...>> {

live example。顺便说一句，你错过了一个virtual。

请注意，我不赞成您的设计--结果应该是返回值(自然)，让()虚拟似乎是个糟糕的主意(如果我真的需要隐藏特定的实现，我会使用CRTP，并键入擦除)。

您可以删除Superposable的主体，它的工作方式是：

public:
  typedef Result result_t;
  void operator()(Result& result, const Parameters&...) const = 0;

至少我会向你推荐。

下一步是完全摆脱继承和演绎Parameters：

class MyField {
public:
  double operator()(const double& p1, const double& p2) const {
    return p1 + p2;
  }
};
template<typename S> // where S must be inherited from Superposable
class Superposition {
  private:
    std::vector< std::shared_ptr<S> > elements;
public:

  template<class...Parameters,
    class R=std::result_of_t<S&(Parameters const&...)>
  >
  R operator()(const Parameters&... parameters) const {
    R ret = {};
    for(auto p : elements){
      ret += (*p)(parameters...);
    }
    return ret;
  }
};

它有着完美转发的所有缺陷，但也有所有的优点。

std::result_of_t<?>是C++14，但在C++11中将其替换为typename std::result_of<?>::type作为插入。

Answer 2

template <typename Result, typename... Parameters>
class Superposable
{
public:
    using result_t = Result;
    using params_t = std::tuple<Parameters...>;

    virtual void operator()(Result& result, const Parameters&...) const = 0;
};

class MyField : public Superposable<double, double, double>
{
public:
    void operator()(double& result, const double& p1, const double& p2) const
    {
        result = p1 + p2;
    }
};

template <typename, typename>
class Superposition_impl;

template <typename S, std::size_t... Is>
class Superposition_impl<S, std::index_sequence<Is...>>
{
    static_assert(std::is_base_of<Superposable<typename S::result_t, typename std::tuple_element<Is, typename S::params_t>::type...>, S>::value, "!");

public:
    std::vector<std::shared_ptr<S>> elements;

    void operator()(typename S::result_t& result, const typename std::tuple_element<Is, typename S::params_t>::type&... parameters) const
    {
        for (auto p : elements)
        {
            typename S::result_t r;
            (*p)(r, parameters...);
            result += r;
        }
    }
};

template <typename S>
using Superposition = Superposition_impl<S, std::make_index_sequence<std::tuple_size<typename S::params_t>::value>>;

DEMO