所有子类的模板专门化

Question

我想定义一个适用于给定基类的所有子类的 C++ 模板专业化。这可能吗？

特别是，我想对 STL 的 hash<> 执行此操作。散列<>被定义为一个空的参数化模板，以及一系列针对特定类型的专业化：

template<class _Key>
  struct hash { };

template<>
  struct hash<char>
  {
    size_t
    operator()(char __x) const
    { return __x; }
  };

template<>
  struct hash<int>
  {
    size_t
    operator()(int __x) const
    { return __x; }
  };
...

我想定义这样的东西：

template<class Base>
  struct hash {
    size_t operator()(const Base& b) const {
      return b.my_hash();
    }
  };

class Sub : public Base {
  public:
    size_t my_hash() const { ... }
};

并能够像这样使用它：

hash_multiset<Sub> set_of_sub;
set_of_sub.insert(sub);

但是，我的哈希模板与 STL 中的通用模板冲突。有没有一种方法（也许使用特征）来定义适用于给定基类的所有子类的模板专业化（无需修改STL定义）？

请注意，我知道只要需要此哈希专业化，我就可以使用一些额外的模板参数来完成此操作，但如果可能的话，我想避免这种情况：

template<>
  struct hash<Base> {
    size_t operator()(const Base& b) const {
      return b.my_hash();
    }
  };

....

// similar specialization of equal_to is needed here... I'm glossing over that...
hash_multiset<Sub, hash<Base>, equal_to<Base> > set_of_sub;
set_of_sub.insert(sub);

Answer 1

从 C++ 11 开始，您可以将 SFINAE 与标准库 enable_if 和 is_base_of 来解决问题。

Answer 2

C++20 使更清晰的解决方案成为可能 - 基本上等同于enable_if，它甚至（可选）与 CRTP 一起使用

#include <concepts>
#include <functional>
#include <unordered_set> // just for demo in main()

template <class T>
class Base {};

class Derived final : public Base<Derived> {};

template<class T>
requires std::derived_from<T, Base<T>>
struct std::hash<T> {
  // constexpr is optional
  constexpr size_t operator() (const T& value) const noexcept {
    return 0xDEADBEEF; // FIXME: do something better :)
  }
};

int main() {
  // If operator() weren't constexpr, this couldn't be a *static* assert
  static_assert(std::hash<Derived>()(Derived {}) == 0xDEADBEEF);
  std::unordered_set<Derived> usageTest;
  return 0;
}

Answer 3

解决方案是使用 SFINAE 根据类继承结构来决定是否允许您的专业化。在 Boost 中，您可以使用 enable_if 和 is_base_of 来实现这一点。

• http://www.boost.org/doc/libs/1_47_0 /libs/utility/enable_if.html
• http://www.boost.org /doc/libs/1_47_0/libs/type_traits/doc/html/boost_typetraits/reference/is_base_of.html

Answer 4

这是我能做的最好的事情：

template<>
  struct hash<Sub> : hash<Base> {
  };

不过，我有点担心我不必将 operator() 设为虚拟。

Answer 5

我认为这是不可能的，因为基于比仅匹配类型更复杂的东西来进行模板专业化的方法是 C++ SFINAE，它需要第二个（虚拟）模板参数。不幸的是，std::hash 只接受一个模板参数，并且不允许使用两个模板参数创建另一版本的 std::hash 。因此，如果您对 Jayen 的解决方案不满意，您可以可以创建您自己的 hash 类型：

#include <iostream>
#include <type_traits>

using namespace std;

class ParentClass {};
class ChildClass : public ParentClass {};

// SFINAE, if T is not a child of ParentClass, substitution will fail
// You can create specializations for the general case, for another base classes, etc.
template<typename T, typename=typename enable_if<is_base_of<ParentClass, T>::value, T>::type>
struct your_hash
{
    size_t operator()(const T& value)
    {
        return 42;
    }
};

int main()
{
  ParentClass pc;
  ChildClass cc;
  cout<<your_hash<ParentClass>()(pc)<<"\n";
  cout<<your_hash<ChildClass>()(cc)<<"\n";
}