C ++（以某种方式）将结构限制为父联合大小

Question

我正在尝试创建可变大小的颜色 class - 给定模板确定的值数组，我想为数组中的每个值创建命名别名，即：

template<int C = 3, typename T = unsigned char>
class Color {
public:
  union {
    T v[C];
    struct {
      T r, g, b, a;
    };
  };
};

但是，如果我尝试对 C=3 使用相同的 class，联合要求 4 字节的大小（'a' 成员）。或者，使用 a 的数学表达的位域大小（名为 a 的结构，匿名 T 成员，大小在 C>3 时计算为 1），编译器发出一个许可警告（不可抑制，根据 In gcc, how to mute the -fpermissive warning? ），一些东西不适合更大规模 API。

我将如何允许单个 class 处理不同数量的变量，同时保留每个变量的名称并且不实施递归包含宏魔术（试过这个，不应该）。提前致谢！

编辑：为了澄清问题，回答以下任一问题将解决此问题：

抑制 GCC 的 -fpermissive 错误（#pragma diagnostic ignored 不适用于 permissive）
设置联合或子结构的最大大小不超过 C 字节
对于未被 C 字节覆盖的成员，允许位域长度为 0（GCC 允许位域长度的数学表达式，例如 (C-3 > 0)?8:0; ）
通过其他方式禁用未被 C 字节覆盖的成员（即神话 static_if() ）

Answer 1

您可以针对 C:

的不同情况对结构进行专门化

template <int C = 3, typename T = unsigned char> union Color;

template <typename T>
union Color<3,T> {
  T v[3];
  struct {
    T r,g,b;
  };
};

template <typename T>
union Color<4,T> {
  T v[4];
  struct {
    T r,g,b,a;
  };
};

请注意，匿名结构是非标准的。

如果可以使用成员函数，我认为那将是更好的方法：

template <int C,typename T>
class Color {
  public:
    using Values = T[C];

    Values &v() { return v_; }

    const Values &v() const { return v_; }

    T& r() { return v_[0]; }
    T& g() { return v_[1]; }
    T& b() { return v_[2]; }

    template <int C2 = C,
      typename = typename std::enable_if<(C2>3)>::type>
    T& a()
    {
      return v_[3];
    }

    const T& r() const { return v_[0]; }
    const T& g() const { return v_[1]; }
    const T& b() const { return v_[2]; }

    template <int C2 = C,
      typename = typename std::enable_if<(C2>3)>::type>
    const T& a() const
    {
      return v_[3];
    }

  private:
    Values v_;
};

然后您可以像这样使用它：

int main()
{
  Color<3,int> c3;
  Color<4,int> c4;

  c3.v()[0] = 1;
  c3.v()[1] = 2;
  c3.v()[2] = 3;

  std::cout <<
    c3.r() << "," <<
    c3.g() <<"," <<
    c3.b() << "\n";

  c4.v()[0] = 1;
  c4.v()[1] = 2;
  c4.v()[2] = 3;
  c4.v()[3] = 4;

  std::cout <<
    c4.r() << "," <<
    c4.g() << "," <<
    c4.b() << "," <<
    c4.a() << "\n";
}

Answer 2

好吧，现在@VaughnCato 在我面前提出了这个问题，但我仍然会 post 使用 std::enable_if 我的答案。它将 Color 声明为结构，因为当一切都是 public 时 class 真的没有意义（并且没有充分的理由将数据成员 [问题中的 v] 声明为私有），添加模板别名的语法糖更多一点，并使用 static_assert 来确保用户不会为模板参数使用奇怪的值。它还以稍微不同的方式使用 std::enable_if，我认为这种方式更具可读性。

#include <type_traits>
#include <cstdint>

template<unsigned nChans, typename T = std::uint8_t>
struct Color
{
    static_assert(nChans >= 3 || nChans <= 4,   "number of color channels can only be 3 or 4");
    // allow integral types only
    //static_assert(std::is_integral<T>::value,   "T has to be an integral type");
    // also allow floating-point types
    static_assert(std::is_arithmetic<T>::value, "T has to be an arithmetic (integral or floating-point) type");

    T data[nChans];

    T& r() { return data[0]; }
    T& g() { return data[1]; }
    T& b() { return data[2]; }

    //template<typename U = T, typename EnableIfT = std::enable_if<(nChans == 4), U>::type> // C++11
    template<typename U = T, typename EnableIfT = std::enable_if_t<(nChans == 4), U>> // C++14
    T& a() { return data[3]; }

    const T& r() const { return data[0]; }
    const T& g() const { return data[1]; }
    const T& b() const { return data[2]; }

    //template<typename U = T, typename EnableIfT = std::enable_if<(nChans == 4), U>::type>
    template<typename U = T, typename EnableIfT = std::enable_if_t<(nChans == 4), U>>
    T const& a() const { return data[3]; }
};

template<typename T = std::uint8_t> using RgbColor  = Color<3, T>;
template<typename T = std::uint8_t> using RgbaColor = Color<4, T>;

C ++（以某种方式）将结构限制为父联合大小

C++ (Somehow) limit struct to parent union size

c++

unions

bit-fields