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我正在尝试使用模板（学习）实现一个简单的多维点类。我需要两个特化 Point2D 和 Point3D - 这是我到目前为止所获得的，以允许构造函数像 Point p (1, 2) 一样直接初始化 Point。尽管这段代码可以编译并且运行良好，但我不喜欢的是专业化中的代码重复部分——我一定是做错了什么。

我是 C++ / 模板的新手 - 任何帮助表示赞赏。

#ifndef POINT_H_
#define POINT_H_

template< typename T, int Dimensions = 2 >
class Point
{
public:
    typedef typename T value_type;

    Point() { std::fill(elements_, elements_+Dimensions, 0); }
    Point(const Point<T, Dimensions>& rhs) : elements_(rhs.elements_) {}
    ~Point() {}


    Point & operator=(const Point<T, Dimensions>& rhs) { return *this; }

    const Point operator+(const Point<T, Dimensions>& p)
    {
        Point<T, Dimensions> ret;

        for(int i = 0; i < Dimensions; i++)
        {
            ret[i] += elements_[i] + p[i];
        }

        return ret;
    }

    Point & operator+=( const Point<T, Dimensions>& p)
    {
        for(int i = 0; i < Dimensions; i++)
        {
            elements_[i] += p[i];
        }

        return *this;
    }

    Point & operator-=( const Point<T, Dimensions> & p)
    {
        for(int i = 0; i < Dimensions; i++)
        {
            elements_[i] -= p[i];
        }

        return *this;
    }

    T & operator[](const size_t index)
    {
        return elements_[index];
    }

private:
    T elements_[Dimensions];
};

template<typename T>
class Point< T, 2 >
{
public:
    Point(const T x, const T y)
    {
        elements_[0] = x;
        elements_[1] = y;
    }

    typedef typename T value_type;

    Point() { std::fill(elements_, elements_+Dimensions, 0); }
    Point(const Point<T, 2>& rhs) : elements_(rhs.elements_) {}
    ~Point() {}


    Point & operator=(const Point<T, 2>& rhs) { return *this; }

    const Point operator+(const Point<T, 2>& p)
    {
        Point<T, 2> ret;

        for(int i = 0; i < 2; i++)
        {
            ret[i] += elements_[i] + p[i];
        }

        return ret;
    }

    Point & operator+=( const Point<T, 2>& p)
    {
        for(int i = 0; i < 2; i++)
        {
            elements_[i] += p[i];
        }

        return *this;
    }

    Point & operator-=( const Point<T, 2> & p)
    {
        for(int i = 0; i < 2; i++)
        {
            elements_[i] -= p[i];
        }

        return *this;
    }

    T & operator[](const size_t index)
    {
        return elements_[index];
    }

private:
    T elements_[2];
};


template< typename T>
class Point< T, 3 >
{
public:

    Point(const T x, const T y, const T z)
    {
        elements_[0] = x;
        elements_[1] = y;
        elements_[2] = z;
    }

    typedef typename T value_type;

    Point() { std::fill(elements_, elements_+3, 0); }
    Point(const Point<T, 3>& rhs) : elements_(rhs.elements_) {}
    ~Point() {}


    Point & operator=(const Point<T, 3>& rhs) { return *this; }

    const Point operator+(const Point<T, 3>& p)
    {
        Point<T, 3> ret;

        for(int i = 0; i < 3; i++)
        {
            ret[i] += elements_[i] + p[i];
        }

        return ret;
    }

    Point & operator+=( const Point<T, 3>& p)
    {
        for(int i = 0; i < 3; i++)
        {
            elements_[i] += p[i];
        }

        return *this;
    }

    Point & operator-=( const Point<T, 3> & p)
    {
        for(int i = 0; i < 3; i++)
        {
            elements_[i] -= p[i];
        }

        return *this;
    }

    T & operator[](const size_t index)
    {
        return elements_[index];
    }

private:
    T elements_[3];
};

typedef Point< int, 2 > Point2Di;
typedef Point< int, 3 > Point3Di;


#endif //POINT_H_
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5 回答 5

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您可以——简单地——在主模板中同时提供 2D 和 3D 构造函数。

这里没有必要玩弄基类和其他Rube Goldberg 解决方案，因为没有要解决的问题：我们处于模板领域，任何未使用的东西都只是未使用。

例子：

#ifndef POINT_H_
#define POINT_H_

#include <array>            // std::array

#define STATIC_ASSERT( e ) static_assert( e, "!(" #e ")" )

template< typename T, int nDimensions = 2 >
class Point
{
private:
    std::array< T, nDimensions > elements_;

public:
    typedef T ValueType;

    T& operator[]( int const i )
    {
        return elements_[i];
    }

    T const& operator[]( int const i ) const
    {
        return elements_[i];
    }

    void operator+=( Point const& other )
    {
        for( int i = 0; i < nDimensions; ++i )
        {
            elements_[i] += other.elements_[i];
        }
    }

    void operator-=( Point const& other )
    {
        for( int i = 0; i < nDimensions; ++i )
        {
            elements_[i] -= other.elements_[i];
        }
    }

    friend Point operator+( Point const& a, Point const& b )
    {
        Point ret( a );

        ret += b;
        return ret;
    }

    friend Point operator-( Point const&a, Point const& b )
    {
        Point ret( a );

        ret -= b;
        return ret;
    }

    Point(): elements_() {}

    Point( int x, int y )
    {
        STATIC_ASSERT( nDimensions == 2 );
        elements_[0] = x;
        elements_[1] = y;
    }

    Point( int x, int y, int z )
    {
        STATIC_ASSERT( nDimensions == 3 );
        elements_[0] = x;
        elements_[1] = y;
        elements_[2] = z;
    }
};

typedef Point< int, 2 > Point2D;
typedef Point< int, 3 > Point3D;

#endif //POINT_H_

#include <iostream>
using namespace std;

wostream& operator<<( wostream& stream, Point3D const& point )
{
    return (stream << "(" << point[0] << ", " << point[1] << ", " << point[2] << ")");
}

int main()
{
    wcout << "starting" << endl;
    Point3D a( 1, 2, 3 );
    Point3D b( 4, 5, 6 );

    a += b;
    wcout << a << endl;
}
于 2012-08-09T20:57:34.250 回答
3

我建议使用类似于您所显示的类模板：

template< typename T, int Dimensions>
class Point {
};

然后进一步Point2D和Point3D继承自该模板的类模板：

template <typename T>
class Point2D : public Point<T,2>{
  // add X,Y constructor
};

template <typename T>
class Point3D : public Point<T,3>{
  // add X,Y, Z constructor
};

如果您有 C++11，另一种选择是将可变参数模板构造函数添加到泛型Point类模板。这完全避免了继承，并且对于任意数量的维度都是通用的：

template< typename T, unsigned int N>
class Point {
  template <typename ... Args>
  Point(const Args& ... args) : elements_{args...} {}
};

这将允许以下操作：

Point<int, 3> p3a(1,2,3); // OK, array values set to 1, 2, 3
Point<int, 3> p3b(1,2); // OK, array values set to 1, 2, 0
Point<int, 3> p3c(1,2,3,4); // compiler error! 
Point<double, 10> p10a(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10); // OK
于 2012-08-09T20:45:33.853 回答
1

就像 jahhaj 所说，将通用代码移动到基类模板中并从中继承：

template<typename T, int Dimensions>
class PointBase {
    ...  // all existing code from Point
};

template<typename T, int Dimensions = 2>
class Point: public PointBase<T, Dimensions> {
    // empty
};

template<typename T>
class Point<T, 2>: public PointBase<T, 2> {
public:
    Point(T x, T y): PointBase<T, 2>() { // convenience constructor
       (*this)[0] = x;
       (*this)[1] = y;
    }
};

顺便说一句，C++11 可变参数模板和初始化列表将消除手动创建便利构造函数的需要。

于 2012-08-09T20:47:09.173 回答
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我尝试了 Luchian 的答案，但它似乎不适用于在专业化中提供新的构造函数。

但是，您可以使用派生来帮助为类型提供不同的构造函数。不幸的是，使用这种技术，您必须重新定义要公开的所有构造函数。

顺便说一句，请注意，在模板化类型本身的定义中引用当前类型时，您不需要重复模板参数。

#ifndef POINT_H_ 
#define POINT_H_ 

template< typename T, int Dimensions = 2 > 
class Point 
{ 
public: 
    typedef typename T value_type; 

    Point() { std::fill(elements_, elements_+Dimensions, 0); } 
    Point(const Point& rhs) : elements_(rhs.elements_) {} 
    virtual ~Point() {} 


    Point & operator=(const Point& rhs) { return *this; } 

    Point operator+(const Point& p) 
    { 
        Point<T, Dimensions> ret; 

        for(int i = 0; i < Dimensions; i++) 
        { 
            ret[i] += elements_[i] + p[i]; 
        } 

        return ret; 
    } 

    Point & operator+=( const Point& p) 
    { 
        for(int i = 0; i < Dimensions; i++) 
        { 
            elements_[i] += p[i]; 
        } 

        return *this; 
    } 

    Point & operator-=( const Point& p) 
    { 
        for(int i = 0; i < Dimensions; i++) 
        { 
            elements_[i] -= p[i]; 
        } 

        return *this; 
    } 

    T & operator[](const size_t index) 
    { 
        return elements_[index]; 
    } 

private: 
    T elements_[Dimensions]; 
}; 


template<typename T>
class Point2D : public Point<T, 2>
{
public:

    Point2D()
    {
    }

    Point2D(const Point2D& rhs) : Point<T, 2>(rhs) 
    {
    }

    Point2D(const T x, const T y) 
    { 
        (*this)[0] = x; 
        (*this)[1] = y;
    }
};

template<typename T>
class Point3D : public Point<T, 3>
{
public:

    Point3D()
    {
    }

    Point3D(const Point3D& rhs) : Point<T, 3>(rhs) 
    {
    }

    Point3D(const T x, const T y, const T z) 
    { 
        (*this)[0] = x; 
        (*this)[1] = y;
        (*this)[2] = z;
    }
};


typedef Point2D< int > Point2Di; 
typedef Point3D< int > Point3Di; 



#endif //POINT_H_

作为迂腐的一点，您可能还希望在基类中添加一个 const 索引访问器：

    const T & operator[](const size_t index) const
    { 
        return elements_[index]; 
    }
于 2012-08-09T20:45:52.013 回答
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因为你想改变你的构造函数的输入参数的数量，你有两种方法：
1）将所有实现移动到一个基类并从它驱动你的类，然后专门化驱动类
2）使用预处理器命令重复你的构造函数（例如with BOOST_PP_REPEAT) 然后使用模板(tr1::disable_if或boost::disabled_if) 禁用无效的构造函数。

第一种技术非常简单，但第二种技术有很多关于BOOST_PP_REPEAT“disable_if”的文档和帮助，如果它们不能帮助您，请告诉我向您发送完整的工作代码

于 2012-08-09T20:48:58.920 回答