嵌套数据成员指针 - 不可能吗？

Question

下面的简化代码示例除了对数据成员指针进行两次后续赋值之外，没有做任何有用的事情。第一个分配有效，第二个分配给出编译器错误。大概是因为它是嵌套成员。

问题是：是否真的不可能让成员指针指向嵌套成员，或者我是否缺少任何奇特的语法？

struct Color {
    float Red;
    float Green;
    float Blue; };


struct Material {
    float Brightness;
    Color DiffuseColor; };


int main() {
    float Material::* ParamToAnimate;
    ParamToAnimate = &Material::Brightness;       // Ok
    ParamToAnimate = &Material::DiffuseColor.Red; // Error! *whimper*
    return 0; }

ATM 我正在​​通过使用字节偏移和大量强制转换来解决问题。但这很丑陋，我最好使用那些成员指针。

是的，我知道这个问题以前肯定出现过（就像几乎任何问题一样）。是的，我事先搜索过但没有找到令人满意的答案。

感谢您抽出时间。

Answer 1

AFAIK，这是不可能的。指向成员的指针只能由 &qualified_id 类型的表达式形成，这不是您的情况。

Vite Falcon的解决方案可能是最合适的。

Answer 2

我假设您正在尝试获取指向数据成员Red的指针。由于这是在结构 Color 中定义的，因此指针的类型为 Color::*。因此，您的代码应该是：

int main() {
    float Color::* ParamToAnimate;
    ParamToAnimate = &Color::Red; 
    return 0; }

要使用它，您需要将其绑定到 Color 的实例，例如：

void f(Color* p, float Color::* pParam)
{
    p->*pParam = 10.0;
}
int main() {
    float Color::* ParamToAnimate;
    ParamToAnimate = &Color::Red; 

    Material m;
    f(&m.DiffuseColor, ParamToAnimate);
    return 0;
}

编辑：是否无法使动画函数成为模板？例如：

template<class T>
void f(T* p, float T::* pParam)
{
    p->*pParam = 10.0;
}
int main() {

    Material m;

    f(&m.DiffuseColor, &Color::Red);
    f(&m, &Material::Brightness);
    return 0;
}

Answer 3

您可以使用函子来代替成员指针，当给定 Material 实例时，该函子返回一个 float* ；将 ParamToAnimate 的类型更改为：

std::function

从好的方面来说，它是可移植的 - 但从坏的方面来说，它需要大量的样板代码并且具有大量的运行时开销。

如果这对性能至关重要，我会倾向于坚持使用偏移方法。

Answer 4

基本上，您正在尝试获取指向可以设置动画的浮点变量的指针。为什么不使用float*。您遇到的问题是 Brightness 是 Material 的成员，但是 Red 是 Color 的成员，而不是 Material，交给编译器。使用 float* 应该可以解决您的问题。

Answer 5

这是不可能的。但有一个解决方法非常接近您想要实现的目标。它涉及将嵌套成员与“布局兼容”的匿名结构一起放入联合中。缺点是接口有点臃肿，并且需要保持同级结构的定义同步。

struct Color {
    float Red;
    float Green;
    float Blue; };

struct Material {
    float Brightness;
    union {
        struct { // "Layout-compatible" with 'Color' (see citation below)
            float DiffuseColorRed;
            float DiffuseColorGreen;
            float DiffuseColorBlue; };
        Color DiffuseColor; }; };

int main() {
    Material M;

    float Material::* ParamToAnimate;
    ParamToAnimate = &Material::DiffuseColorRed;
    std::cin >> M.*ParamToAnimate;
    std::cout << M.DiffuseColor.Red << std::endl;
    return 0; }

ISO IEC 14882-2003 (c++03)：

§3.9

11

如果两个类型 T1 和 T2 是同一类型，则 T1 和 T2 是
布局兼容的类型。 [注意：布局兼容的枚举是
7.2 中描述。布局兼容的 POD 结构和 POD 联合是
9.2 中描述。 ]

§9.2

16

如果 POD 联合包含两个或多个共享共同的 POD 结构
初始序列，如果 POD-union 对象当前包含一个
这些 POD 结构中，允许检查共同的初始
其中任何一个的一部分。两个 POD 结构共享一个共同的初始序列
如果相应的成员具有布局兼容的类型（并且，对于
位域，相同的宽度）用于一个或多个初始的序列
成员。

多重嵌套也是可能的：

struct Color {
    float Red;
    float Green;
    float Blue; };

struct Material {
    float Brightness;
    Color DiffuseColor; };

struct Wall {
    union {
        struct {
            float SurfaceBrightness;
            struct {
                float SurfaceDiffuseColorRed;
                float SurfaceDiffuseColorGreen;
                float SurfaceDiffuseColorBlue; }; };
        Material Surface; }; };

int main() {
    Wall W;

    float Wall::* ParamToAnimate;
    ParamToAnimate = &Wall::SurfaceDiffuseColorRed;
    std::cin >> W.*ParamToAnimate;
    std::cout << W.Surface.DiffuseColor.Red << std::endl;
    return 0; }

§9.2

14

两个 POD 结构（第 9 条）类型是布局兼容的，如果它们具有
相同数量的非静态数据成员，以及相应的非静态
数据成员（按顺序）具有布局兼容类型 (3.9)。

Answer 6

用继承代替组合怎么样？

struct Color {
    float Red;
    float Green;
    float Blue; };

struct DiffuseColor : public Color {
    };

struct Material : public DiffuseColor {
    float Brightness; };


int main() {
    float Material::* ParamToAnimate;
    ParamToAnimate = &Material::Brightness;       // Ok
    ParamToAnimate = &Material::DiffuseColor::Red; // Ok! *whew*
    return 0; }

Answer 7

您可以简单地进行重构，这样就根本没有嵌套结构。添加一个设置器，而不是将颜色解压到其组成部分中，以便现有代码不需要进行太多更改，然后从那里开始。

您还可以采用可选的第二个指针来挖掘嵌套类型。与当前方法相比，检查是否需要第二个参数的单个测试可能足够好，并且如果稍后出现其他字段，则更容易扩展。

更进一步，您将拥有一个带有虚拟 Dereference 方法的基 MaterialPointer 类。案例类可以处理简单成员，派生类可以处理嵌套成员以及查找它们所需的任何附加信息。然后工厂可以生产适当类型的 MaterialMember* 对象。当然，现在您陷入了堆分配的困境，因此这可能有点太不切实际了。

Answer 8

由于在某些时候您需要一个指向实际数据的指针，因此这可能适合您，也可能不适合您：

float Material::* ParamToAnimate;
ParamToAnimate = &Material::Brightness;       // Ok
float Color::* Param2;
Param2 = &Color::Red; 

Material mat;
mat.Brightness = 1.23f;
mat.DiffuseColor.Blue = 1.0f;
mat.DiffuseColor.Green = 2.0f;
mat.DiffuseColor.Red = 3.0f;

float f = mat.DiffuseColor.*Param2;