数组模板兼容性的好模式是什么？

Question

我想创建具有可变长度元素数组的对象，并让它们在基类/派生类意义上兼容。在 C 中，可以在 struct 的末尾放置一个不确定的数组，然后只需 malloc 对象以包含完整的数组：

struct foo {
    int n;
    double x[];
} ;

struct foo *foo1 = (foo *)malloc( sizeof( foo ) + sizeof( double[4] ) );
struct foo *foo2 = (foo *)malloc( sizeof( foo ) + sizeof( double[100] ) );

在 c++ 中，您似乎可以这样做：

template <unsigned I>
class foo {
public:
    int n;
    double x[I];
} ;

但是：

auto foo1 = new foo<4>( );
auto foo2 = new foo<100>( );

if (foo1 == foo2) cerr << "incompatible pointers";

你可以用一个通用的基类来做到这一点，但这有必要吗？我只想使用foo1 和foo2，每个对象都知道其数组的长度。

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我的应用程序适用于运行 FreeRTOS 的 ESP32 微控制器。它具有有限的非虚拟 RAM 和稍微复杂的分配系统，因为各种内存块的功能不同（有些速度较慢，有些不能包含可执行代码，有些不能通过 DMA 访问等）所以分配一个对象的多个块（例如，在末尾使用std::vector 来表示double 的数组）变得复杂。

我在对象构造时知道double 数组的长度，但我希望标头和数组位于单个分配的内存块中（因此它可以具有我以后需要的特性)。

C 风格的做法会很好，但如果有 C++ 特性，比如对数组进行迭代（对于各种对象，每个对象都有不同数量的 doubles），那就太好了。另外，本机 C++ 解决方案将允许我在 x[] 数组中拥有对象，而不是在原始分配的内存中随意放置 new。所以，例如：

auto a[] = { new foo<5>( ), new foo<10>( ), new foo<15>( ) };

for (auto i : a)
    for (auto j : i.x)
        cout << log10( j );    // prints 40 logs of doubles

（我预计会有 C++ 语法错误，但希望它能传达这个想法。如果我可以将所有 foos 放入一个公共容器中，我可以弄清楚它的语法。）

Answer 1

作为一名低级 C++ 开发人员，我完全理解您的需求，遗憾的是，无论有没有模板，标准 C++ 中的灵活数组成员都无法替代。您必须通过编译器扩展继续使用灵活的数组成员。

它们不包含在语言中，因为在当前形式下，它们本质上是一种 hack。它们在继承或组合方面做得不好。

模板的问题在于，灵活数组版本有一个通用类型的所有大小的数组。这意味着您可以将它们放在数组中，让非模板函数将它们作为参数等：

foo* make_foo(int n);

foo* foos[] = { make_foo(1); make_foo(2); make_foo(3); }; // ok

void take_foo(foo*);

在模板版本中，foo<1> 和 foo<2> 类型完全不相关，因此您不能将它们放入数组或使用非模板函数来获取它们：

template <int N>
foo<N>* make_foo();

auto foos[] = { make_foo<1>(), make_foo<2>(), make_foo<3>() }; // ill-formed

template <int N>
void take_foo(foo<N>*);

std::array 在本次讨论中无济于事，从 one 继承仍然存在类型不相关的问题。

但是，由于这仍然是 C++（尽管不是标准的），您至少可以有 一些 额外的细节：

template <class T>
struct flex_array {
  int n;
  T data[];

  T* begin() { return &data[0]; }
  T* end() { return begin() + n; }
};


void iterate(flex_array<double>& f) {
    for (double j : f) {
        cout << log10(j); // print however many doubles are in f
    }
}