沒有公共構造函數作為另一個類模板的成員的類模板

Question

我有一個類模板Shape ，其中包含有關某些形狀（可以是三維或二維）的信息。 我只希望提供一些預定義的形狀（立方體，球形和正方形）。 所有這些預定義的形狀都具有相同的屬性（因此，多維數據集始終具有相同的體積，我只需要記住一個多維數據集的屬性）。 為了禁止某人創建其他Shape ，我將構造函數private ：

// Flag for the possible shapes
enum class Tag
{
    SPHERE,
    CUBE,
    SQUARE
};

template<std::size_t N>
class Shape
{
public:
    // Predefined shapes.
    static const Shape<3> SPHERE;
    static const Shape<3> CUBE;
    static const Shape<2> SQUARE;
    // Information stored about the given shapes
    const Tag tag; // tag specifying the shape
    const double v; // Shape volume/area
    const std::array<double, 2*N> surrounding_box; // Storing intervals for a surrounding box
    //... Some other information that depends on template parameter N
private:
    // Private constructor. This prevents other, unintended shapes from being created
    Shape(Tag tag, double v, const std::array<double, 2*N> surrounding_box):
            tag{tag}, v {v}, surrounding_box {surrounding_box} {};
};

// Initialization of predefined shape: SPHERE
template<std::size_t N>
const Shape<3> Shape<N>::SPHERE(Tag::SPHERE, 3.0,{{0.0,2.7,0.0,2.7,0.0,2.7}});

// Initialization of predefined shape: CUBE
template<std::size_t N>
const Shape<3> Shape<N>::CUBE(Tag::CUBE, 1.0,{{0.0,1.0,0.0,1.0,0.0,1.0}});

// Initialization of predefined shape: SQUARE
template<std::size_t N>
const Shape<2> Shape<N>::SQUARE(Tag::SQUARE, 1.0,{{0.0,1.0,0.0,1.0}});

現在我可以得到一個多維數據集為：

Shape<3> cube = Shape<3>::CUBE;

這似乎工作正常。

當我想讓Shape實例作為另一個類模板Object成員時出現問題。 具體來說，我無法為Object類模板編寫可正常工作的構造函數：

template <std::size_t N>
class Object
{
public:
    Object(Tag shape_tag, double weight, double elevation):
            weight {weight}, elevation {elevation}
    {
        switch(shape_tag)
        {
            case Tag::CUBE:
            {
                shape = Shape<3>::CUBE;
                break;
            }
            case Tag::SPHERE:
            {
                shape = Shape<3>::SPHERE;
                break;
            }
            case Tag::SQUARE:
            {
                shape = Shape<2>::SQUARE;
                break;
            }
        }
    }
private:
    Shape<N> shape;
    double weight;
    double elevation;
};

創建一個Object為

Object<3> object(Tag::CUBE, 1.0,1.0);

因編譯器錯誤error: no matching function for call to 'Shape<3ul>::Shape()'失敗error: no matching function for call to 'Shape<3ul>::Shape()' 。 我認為，因為我沒有為shape使用初始化列表，所以Object的構造函數嘗試調用默認的構造函數Shape() ，該構造函數不可用。 我還嘗試將構造的Shape部分移至單獨的初始化函數，然后可以在初始化列表中調用它。 但是，在那種情況下，模板部分不斷產生不同的問題（因為我需要能夠初始化Shape<2>和Shape<3>對象）。

我該如何解決這個問題？ 還是有更好的方法來確保只有一些預定義的Shape可用，而不將其構造函數設為私有？

PS。 此處介紹的形狀和對象問題僅僅是MWE。

Answer 1

創建工廠：

template <std::size_t N> Shape<N> MakeShape(Tag shape_tag);

template <>
Shape<3> MakeShape(Tag shape_tag)
{
    switch(shape_tag)
    {
        case Tag::CUBE: return Shape<3>::CUBE;
        case Tag::SPHERE: return Shape<3>::SPHERE;
    }
    throw std::runtime_error("Invalid tag");
}

template <>
Shape<2> MakeShape(Tag shape_tag)
{
    switch(shape_tag)
    {
        case Tag::SQUARE: return Shape<3>::SQUARE;
    }
    throw std::runtime_error("Invalid tag");
}

接着

template <std::size_t N>
class Object
{
public:
    Object(Tag shape_tag, double weight, double elevation):
shape{MakeShape<N>(shape_tag)}, weight {weight}, elevation {elevation}
    {
    }
};