C++此类的特征示例

Question

我已经有一段时间没有使用 C++ 的高级功能了，正在刷新我的 C++ 知识。 话虽如此，我从未真正理解过特征和基于策略的编程的概念。

我想改变这一点。我正在编写一个通用容器。我想强制执行一项策略，即容器将仅存储从特定基类派生的类。这是因为当尝试访问向量边界之外的项目时，容器返回无效对象（而不是抛出）。

template <class T>   
class GenericContainer
{
private:
    typedef std::vector<T> TypeVect;
    void addElement(const T& elem);

    TypeVect m_elems;

public:
    unsigned int size() const;
    T& elementAt(const unsigned int pos);
    const T elementAt(const unsigned int pos) const;
};

我将如何使用特征来限制这个通用容器仅包含“ContainerItem”类的子类？

Answer 1

您可以使用一个小的 IsDerivedFrom 模板，该模板只能在给定类型“D”继承另一个类型“B”的情况下实例化（此实现取自 本周优秀大师文章）：

template<typename D, typename B>
class IsDerivedFrom
{
  static void Constraints(D* p)
  {
    B* pb = p; // this line only works if 'D' inherits 'B'
    pb = p; // suppress warnings about unused variables
  } 

protected:
  IsDerivedFrom() { void(*p)(D*) = Constraints; }
}; 

// Force it to fail in the case where B is void
template<typename D>
class IsDerivedFrom<D, void>
{
  IsDerivedFrom() { char* p = (int*)0; /* error */ }
};

您现在可以使用以下命令简单地实例化 IsDerivedFrom 模板继承：

template <class T>   
class GenericContainer : public IsDerivedFrom<T, ContainerItem>
{
    ...
};

仅当 T 继承 ContainerItem 时，此代码才会编译。

Answer 2

您可以使用 boost::mpl 在编译时断言类型继承自基类。

“roll your own”相当简单：

template <typename D, typename B>
class is_derived_from {
   class No { };
   class Yes { No no[2]; };

   static Yes Test(B*);
   static No  Test(...);
public:
   enum { inherits = sizeof(Test(static_cast<D*>(0))) == sizeof(Yes) };
   static bool is_derived() { return inherits; }
};

我认为这最初来自 GoTW。那么您所需要的只是一个合适的断言机制（编译时间可能会更好）。通常的技巧是创建一个宏，使大小为负的数组使断言失败，或使数组大小为 1 通过。

Answer 3

我认为您正在寻找概念检查。这本来要内置到 C++0x 中，但已被推迟。 Boost 库包含一个用于管理概念的库，但它远非语法糖果。

旁注：小心容器中的对象切片。如果您希望允许基类和派生类都存储在容器中，请使用指针而不是对象本身。

Answer 4

类型特征和基于策略的编程是不同的主题。类型特征添加有关现有类型和不能包含额外信息（任何内置）的类型的新信息。基于策略的设计是一种设计类的方法，以便您可以以各种方式组装它们来创建不同的行为；这是一种编译时状态模式。