C++模板类:在运行时给出的模板参数，如何避免重复大开关的情况？

Question

我目前正在开发一个图像处理应用程序，主要基于C++和ITK。

1.形势

我有来自同一个基类的节点类(例如FlipFilter)。节点获取具有image_ptr和所有元信息( Image、PixelType (例如RGB、RGBA、标量)和ComponentType (例如浮点、int)的维数的结构。节点必须基于这些ITK-Filter实例化一个Meta-Informations，该Meta-Informations可以在每个输入图像上进行更改。

2.问题

这些ITK-Filters需要ImageType (例如RGB和ComponentType UCHAR)作为模板参数。模板类必须在编译时实例化.我的节点正在运行时获取具有其类型的映像。因此，我必须为每个节点创建过滤器的所有排列，然后使用适当的实例化。

3.我目前的解决方案

此结构包含指向实际图像的所有meta-information + smart-pointer。我使用图像的一个基本指针，因为图像本身也是一个模板(稍后我将向下转换)。

struct ImageData
{
    short NumberOfDimensions;
    itk::ImageIOBase::IOComponentType ComponentType;
    itk::ImageIOBase::IOPixelType PixelType;
    itk::DataObject::Pointer Image;
    ImageData() {}
    ~ImageData() {}
};

这是我的节点的更新函数。它应该创建过滤器，在图像上执行它。

void LitkFlipImageFilter::update()
{
    if (Input1 == nullptr)
        throw(std::runtime_error("Input1 not set"));


    Input1->update();

    ImageData Input1Data = Input1->getOutput();

    switch (Input1Data.PixelType)
    {
        default:
        {
            throw std::runtime_error("Type not Supported");
            break;
        }
        case itk::ImageIOBase::RGB:
        {
            switch (Input1Data.ComponentType)
            {
                default:
                {
                    throw std::runtime_error("Type not Supported");
                    break;
                }
                case itk::ImageIOBase::IOComponentType::UCHAR:
                {
                    using PixelType = itk::RGBPixel< unsigned char >;
                    using ImageType = itk::Image < PixelType, 2 >;
                    itk::FlipImageFilter<ImageType>::Pointer filter = itk::FlipImageFilter<ImageType>::New();
                    //do stuff

                    break;
                }
            break;
            }
        }
    }
}

4.我的解决方案的问题

它可以工作，但会产生大量重复代码和大量嵌套的开关情况。你知道如何更好地解决这个问题吗？

谢谢!

Answer 1

您想要的高级别处理是：

template <typename PixelType>
void do_stuff()
{
    using ImageType = Image < PixelType, 2 >;
    ...do stuff...
}

您可以创建一个详细但可重用的版本(通过更改要分派到的"Fn“代码)转换代码的版本：

template <typename Fn>
void dispatch(PixelType pt, ComponentTypeId ct, Fn fn) {
    switch (pt)
    {
      case RGB:
        switch (ct) {
          case Uint8_t: fn(RGBPixel<uint8_t>{}); return;
          case Float:   fn(RGBPixel<float>{}); return;
        };
      case RGBA:
        switch (ct) {
          case Uint8_t: fn(RGBAPixel<uint8_t>{}); return;
          case Float:   fn(RGBAPixel<float>{}); return;
        };
      case Scalar:
        switch (ct) {
          case Uint8_t: fn(ScalarPixel<uint8_t>{}); return;
          case Float:   fn(ScalarPixel<float>{}); return;
        };
    }
}

那么，就这样说吧：

dispatch(runtime_pixel_type, runtime_component_type, 
         [](auto pt) { do_stuff<decltype(pt)>(); });

备注：

• 对lambda使用默认构造的"XXXPixel“参数是丑陋的-- C++2a应该引入适当的模板化lambdas (?!)把这个清理干净。
• 您可以链接几个基于一个运行时变量的“分派”函数，以避免开关用例的倍增性爆炸；这样的函数扩展得更好，但在这里太费劲了，您必须使用PixelType作为模板。
• 您可以在default: throw后面添加break (或return)，因为它们永远不会返回到下面的代码行