C ++ 11可变参数模板+继承

Question

我想用可变参数模板编写线性叠加的抽象。 为此，我想定义一个表示某种形式的operator（）的基类型

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，例如像这样

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Superposable派生类作为模板参数来确定operator（）的调用签名。 我想有类似的东西

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;
       }
    }
};

这是我的问题：

1. 如何从Superposable派生类中读出类型信息以在Superposition中定义我的operator（）？
2. 另外，是否有推荐的方法来强制只能使用Superposable派生类作为参数调用Superposition？
3. 更好的解决方案当然是编写一个Superposition类，它不需要从基类派生MyField，而是直接解析MyField的operator（）。 我能以某种方式这样做吗？

谢谢你的帮助！

Answer 1

首先，直接解决您的问题。

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，可选择根据以下内容从中进行提取的模板：

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

将以上内容包装为decltype以便于使用的别名：

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

Superposition的主要模板保留为空，其默认参数提取Superposable的类型参数：

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

然后是一个特殊化，它获得S （可能是基类） S的Superposable的Result和Parameters类型：

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

实例 。 顺便说一句，你错过了virtual 。

---

请注意，我不赞成你的设计 - 结果应该是返回值（自然地），make ()虚拟似乎是一个坏主意（我使用CRTP代替，如果我真的需要隐藏，则键入-erase特定的实施）。

你可以删除Superposable的主体，它按原样工作：

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

我至少推荐过这个。

下一步是取消继承并总结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;
  }
};

它具有完美转发的所有缺陷，但也具有所有优点。

std::result_of_t<?>是C ++ 14，但在C ++ 11中将typename std::result_of<?>::type替换为drop-in。

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