模板中的模板成员函数特化 class

Question

我有一个模板 class 和一个成员函数 print() 来打印数据。

template<typename T>
class A
{
public:
   T data;
   void print(void) 
   { 
      std::cout << data << std::endl; 
   }
   // other functions ...
};

然后，我想打印 scalar 数据或 vector 数据，所以我给出了一个专门的定义并得到了一个编译器错误。

template<typename T>
void A<std::vector<T>>::print(void) // template argument list error
{
   for (const auto& d : data) 
   {
      std::cout << d << std::endl;
   }
}

问题：为什么这个成员函数特化会出错？为矢量定义打印函数的正确方法是什么？

方案一: 我测试了下面的定义

template<typename T>
class A<std::vector<T>>
{
public:
   std::vector<T> data;
   void print(void) {   // OK
      // ... 
   } 
}

这个有效，但我必须将其他成员函数复制到这个专用的 class。

编辑:

解决方案2：为了防止复制所有其他成员函数，我定义了一个包含公共成员函数的基class并继承自基class:

template<typename T>
class Base
{
public:
   T data;
   // other functions ...
};

template<typename T>
class A : public Base<T>
{
public:
   void print(void) 
   {
      std::cout << this->data << std::endl;
   }
};

template<typename T>
class A<std::vector<T>> : public Base<std::vector<T>>
{
public:
   void print(void) 
   {
      for (const auto& d : this->data)
      {
         std::cout << d << std::endl;
      }
   }
};

这个解决方案效果很好。是否有一些更好或更常规的解决方案？

Answer 1

Why does this member function specialization get error?

当你实例化模板class A例如A<std::vector<int>>时，模板参数T等于std::vector<int>，而不是std::vector<T>，这是函数的特例。不幸的是 can not be done with member functions as mentioned in the comments.

Are there some better solutions?

是;在 c++17 you could use if constexpr 中用特征检查 std::vector，像这样。

#include <type_traits> // std::false_type, std::true_type
#include <vector>

// traits for checking wether T is a type of std::vector<>
template<typename T> struct is_std_vector final : std::false_type {};
template<typename... T> struct is_std_vector<std::vector<T...>> final : std::true_type {};

template<typename T>
class A /* final */
{
    T mData;

public:  
    // ...constructor  

    void print() const /* noexcept */
    {
        if constexpr (is_std_vector<T>::value) // when T == `std::vector<>`
        {
            for (const auto element : mData)
                std::cout << element << "\n";
        }
        else // for types other than `std::vector<>` 
        {
            std::cout << mData << std::endl;
        }
    }
};

(See Live Online)

这样你只保留一个模板class并且print()将在编译时根据模板类型T实例化适当的部分。

如果您无法访问 C++17，其他选项是 SFINAE the members(Since c++11)。

#include <type_traits> // std::false_type, std::true_type, std::enbale_if
#include <vector>

// traits for checking wether T is a type of std::vector<>
template<typename T> struct is_std_vector final : std::false_type {};
template<typename... T> struct is_std_vector<std::vector<T...>> final : std::true_type {};

template<typename T>
class A /* final */
{
    T mData;

public:  
    // ...constructor  

    template<typename Type = T> // when T == `std::vector<>`
    auto print() const -> typename std::enable_if<is_std_vector<Type>::value>::type
    {
        for (const auto element : mData)
                std::cout << element << "\n";
    }

    template<typename Type = T> // for types other than `std::vector<>`
    auto print() const -> typename std::enable_if<!is_std_vector<Type>::value>::type
    {
        std::cout << mData << std::endl;
    }
};

(See Live Online)

What if I have more other data types like self-define vector classes or matrices? Do I have to define many is_xx_vector?

您可以检查类型是否是所提供类型的特化，如下所示。这样您就可以避免为每种类型提供许多特征。 is_specialization is basically inspired from this post

#include <type_traits> // std::false_type, std::true_type
#include <vector>

// custom MyVector (An example)
template<typename T> struct MyVector {};

template<typename Test, template<typename...> class ClassType>
struct is_specialization final : std::false_type {};

template<template<typename...> class ClassType, typename... Args>
struct is_specialization<ClassType<Args...>, ClassType> final : std::true_type {};

并且 print 函数可以在 c++17:

void print() const /* noexcept */
{
   if constexpr (is_specialization<T, std::vector>::value)// when T == `std::vector<>`
   {
      for (const auto element : mData)
         std::cout << element << "\n";
   }
   else if constexpr (is_specialization<T, ::MyVector>::value)  // custom `MyVector`
   {
      std::cout << "MyVector\n";
   }
   else  // for types other than `std::vector<>` and custom `MyVector`
   {
      std::cout << mData << std::endl;
   }
}

(See Live Online)

Answer 2

您需要实现一个使用向量作为模板参数的模板 class。这对我有用。

template<typename T>
class A
{
public:
    T data;

    void print(void) {
        std::cout << "Data output" << std::endl;
    }
    // other functions ...
};

template <typename T>
class A<std::vector<T>>
{
public:
    std::vector<T> data;

    void print() {
        for (auto i : data) {
            std::cout << "Vector output" << std::endl;
        }
    }
};

Answer 3

您可以将打印分派给另一个成员函数（static 或不）。例如：

template<typename T>
class A {
public:
    T data;
    
    void print() const {
        print_impl(data);
    }
    
private:
    template<class S>
    static void print_impl(const S& data) {
        std::cout << data;
    }

    template<class S, class A>
    static void print_impl(const std::vector<S, A>& data) {
        for (const auto& d : data)
            std::cout << d;
    }
};

Answer 4

您始终可以使用命名标签分派来检查模板用户提供的类型是否为向量。

A> 符号将不起作用，因为你们都试图考虑 T 是类型和类型的向量，这与自身相矛盾。

下面是我使用命名标签分派解决您的问题的代码：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <type_traits>

using namespace std;

template<typename T> struct is_vector : public std::false_type {};

template<typename T, typename A>
struct is_vector<std::vector<T, A>> : public std::true_type {};

template<typename T>
class A
{
public:
    T data;
    void print(std::true_type) {
        for (auto& a : data) { std::cout << a << std::endl; } 
    }
    void print(std::false_type) {
        std::cout << data << std::endl;
    }
    void print() {
        print(is_vector<T>{});
    }
};
    
int main()
{
    A<int> a;
    a.data = 1;
    a.print();
    A<std::vector<int>> b;
    b.data = { 1, 2 ,3 ,4 ,5 };
    b.print();
    return 0;
}

编译成功https://www.onlinegdb.com/online_c++_compiler

基于答案：Check at compile-time is a template type a vector

模板中的模板成员函数特化 class

Template member function specialization in a template class

c++

templates

c++17

template-specialization

member-functions