我可以在 C++ 中使用 "type of types" 吗？

Question

我是 C++ 的新手，但我一直在尝试在锁定期间使我的技能组合多样化。我正在尝试使用 SFML 编写基于节点的声音处理工具。我想要一个结构来包含我所有节点的输入和输出。但是，我显然无法将任何类型连接在一起。我正在寻找类似于 Blender 对其节点类型所做的事情。下面的屏幕录像显示了我的意思：绿色输出类型与其他输入类型不兼容。

我认为 struct NodeInOut 可能是解决这个问题的有用方法：每当我创建一个新节点时，我都会分配一个类型，并且在将节点连接在一起的逻辑中，我确保不兼容的类型不可连接。但是，每当我创建一个新的节点定义时，我都需要传入一个类型。

我对节点 class 的想法是，它的结构有点像这张仓促制作的图表。

有没有人知道如何做到这一点，或者如何以不同的方式构建它以便这不是问题？

除了 SFML 样板文件之外，我还没有编写任何代码。

Answer 1

是的，你可以有一个“类型的类型”。

但是，请注意用户在运行时连接节点。因此，这是一个运行时问题，不是您可以在编译时解决的问题。

换句话说，只需使用包含任何类型节点的运行时值 accept/send 并根据需要进行比较。

Answer 2

如果我正确理解了这个问题，那么这样的事情应该可行：

特定节点继承自抽象 class Node。

class Node 包含纯虚函数以列出 input/output 点：

virtual std::size_t InputCount() const = 0;
virtual const Input &GetInput(std::size_t i) const = 0;
Input &GetInput(std::size_t i) {return const_cast<Input &>(std::as_const(*this).GetInput(i));}

virtual std::size_t OutputCount() const = 0;
virtual const Output &GetOutput(std::size_t i) const = 0;
Output &GetOutput(std::size_t i) {return const_cast<Output &>(std::as_const(*this).GetOutput(i));}

可能还有 virtual void Update() = 0;、DrawGui 等

类派生自 Node 具有 Input 和 Output 对象作为成员，并覆盖 GetInput 和 GetOutput return 那些成员。

^{（奖励：您可以使用 magic_get 等反射库自动生成函数。）}
class Input 将不得不以某种方式指向它所连接的 Output，可能是通过存储指向 Node 的指针（std::weak_ptr？）拥有连接的 Output，以及节点中那个 Output 的索引。
class Output 至少应包含 float value;（或其他内容，具体取决于您要支持的值）。也许你想在其中存储一个连接的 Input 列表（其中每个元素都是指向 Node 的指针加上其中 Input 的索引）。

Answer 3

正如下面评论中所讨论的，这是我的替代方案：

每个节点都是（最终的，不是虚拟的）Node class
的成员
这个Nodeclass有一个std::vector<Input>和一个std::vector<Output>，代表节点的每一个输入和输出（它们可能是如果你足够努力，就会成为 const)
你添加一个名为 update 的私有变量，它的类型为 std::function<void(Node &)> 或等价物（例如，你可以使用 lambda），它是一个 user-defined根据输入设置输出的更新方法，以及一个名为 Update 的 public 函数，该函数调用此节点的 update 和节点的 Update以下节点（因为它们也需要更新）
然后对于Outputs你需要有一个函数来设置值（也许是一个模板函数？然后你检查类型是否正确并获得兼容的类型，也许使用 std::variants 来存储值），以及所有连接到它的 Inputs 的列表（所以可能是 std::vector<Node*, unsigned>？或者你也可以用一个替换 Node* std::weak_ptr<Node>)
至于输入，您需要能够将它们连接到一个 Output，因此 Output* 或 std::weak_ptr<Output> 都可以，但由于您需要能够有常量你可以：
1. 还有一个std::variant来存储默认值，或者
2. 您可以创建新的“不可见”Nodes，每个悬挂输入没有输入和一个输出，或者
3. 您为每个可见的节点创建一个不可见的 Node，它没有输入，并且输出与目标节点的输入一样多（并将它们连接起来 one-to-one）。

这可能（可能）不是最好的解决方案，但至少它应该有效。

我可以在 C++ 中使用 "type of types" 吗？

Can I have a "type of types" in C++?

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