如何从 if 语句中获取类模板的实例？ (C++)

Question

假设我有一个类模板，它有一个成员 pData，这是一个 AxB 任意类型数组 T。

template <class T> class X{ 
public:
    int A;
    int B;
    T** pData;
    X(int a,int b);
    ~X();        
    void print(); //function which prints pData to screen

};  
template<class T>X<T>::X(int a, int b){ //constructor
    A = a;
    B = b;
    pData = new T*[A];
    for(int i=0;i<A;i++)
        pData[i]= new T[B];
    //Fill pData with something of type T
}
int main(){
    //...
    std::cout<<"Give the primitive type of the array"<<std::endl;
    std::cin>>type;
    if(type=="int"){
        X<int> XArray(a,b);
    } else if(type=="char"){
        X<char> Xarray(a,b);
    } else {
        std::cout<<"Not a valid primitive type!";
    } // can be many more if statements.
    Xarray.print() //this doesn't work, as Xarray is out of scope.
}

由于实例 Xarray 是在 if 语句中构造的，因此我无法在其他任何地方使用它。我试图在 if 语句之前创建一个指针，但由于此时指针的类型未知，我没有成功。

处理此类问题的正确方法是什么？

Answer 1

这里的问题是X<int> 和x<char> 是完全不相关的类型。

它们都是同一个模板类的结果这一事实在这里无济于事。

我可以看到几种解决方案，但这些取决于您的真正需要。

例如，您可以使X<> 实例派生自具有print() 方法的通用非模板基类（最终作为纯虚拟）。但在你这样做之前，请确保它在功能层面上有意义：应该使用继承，因为它有意义，而不仅仅是因为技术限制。如果你这样做，你可能也会想要一个虚拟析构函数。

您还可以将std::function<void ()> 绑定并存储到您要调用的方法，但确保对象仍然“活动”（它们不在您当前的代码中：X<int> 和X<char>当它们超出范围时被销毁，在您实际调用 print() 之前）。

最终的解决方案是制作一些与X<int> 和X<char> 兼容的变体类型（boost::variant<> 可以在这里提供帮助）。然后，您可以编写一个为每种类型实现 print() 功能的访问者。

选择最后一个解决方案，它会变成这样：

typedef boost::variant<X<int>, X<char>> genericX;

class print_visitor : public boost::static_visitor<void>
{
public:
    template <typename SomeType>
    void operator()(const SomeType& x) const
    {
        // Your print implementation
        // x is your underlying instance, either X<char> or X<int>.
        // You may also make several non-templated overloads of
        // this operator if you want to provide different implementations.
    }
};

int main()
{
  boost::optional<genericX> my_x;

  if (type=="int") {
    my_x = X<int>(a,b);
  } else if(type=="char") {
    my_x = X<char>(a,b);
  }

  // This calls the appropriate print.
  if (my_x) {
    boost::apply_visitor(print_visitor(), *my_x)
  }
}

我们实际上缺乏给出明确答案的知识：如果您的类是“实体”，那么您可能应该去继承。如果它们更像“值类”，那么变体方式可能更适合。

Answer 2

C++ 是一种静态类型语言，这意味着您必须在编译时知道对象的类型。在这种情况下，您将根据用户输入构建对象的类型，因此无法在运行时知道类型。

解决此问题的最常见方法是使用dynamic polymorphism，其中函数通过使用late binding 的公共接口调用。我们使用 virtual functions 在 C++ 中完成此操作。例如：

struct IPrintable {
   virtual void print() = 0;
};

template<class T>
class X : public IPrintable {
  // Same code as you showed above.
};

int main() {
  std::cout<<"Give the primitive type of the array"<<std::endl;
  std::cin>>type;

  std::unique_ptr<IPrintable> XArray;

  if(type=="int"){
      XArray.reset(new X<int>(a,b));
  } else if(type=="char"){
      XArray.reset(new X<char>(a,b));
  } else {
      std::cout<<"Not a valid primitive type!";
  } // can be many more if statements.

  Xarray->print() // this works now!
}

这解决了超出范围的问题，并允许您使用 XArray 变量的动态类型进行打印。虚拟函数是使这成为可能的秘诀。

Answer 3

与其尝试将模板放入 main，我会采取与其他建议相反的方式...将 main 的代码 out 移入它自己的（可能模板化) 需要处理单一类型的函数：

template <typename T>
void generateAndPrint(int a, int b) {
   X<T> x(a,b);
   x.print();
}
int main() { ...
   if (type=="int") generateAndPrint<int>(a,b);
   else if (type=="char") generateAndPrint<char>(a,b);
   else ...
}

Answer 4

如果您想使用不同的数组，无论它们的类型如何，单独的模板都无法帮助您。目前X<int>和X<char>之间完全没有关系。

如果您想将它们视为公共类型的两个子类型，则必须使用继承（以及动态分配的变量）。例如，所有X<T> 都可以继承同一个基类，比如Printable，您可以将数据存储在unique_ptr<Printable> 中：

unique_ptr<Printable> r;
if(type=="int"){
    r.reset(new X<int>(a,b));
} else if(type=="char"){        
    r.reset(new X<char>(a,b);
}
r->print();

但这可能不是最好的设计。

一个可能更好的解决方案是，而不是尝试在 if 之外工作，而是将所有工作移到 if 内部。在您的简单示例中，这可以通过复制调用 print 来完成，但这也不是很好。但是，按照这个想法，我们可以创建一个模板函数来完成这项工作：

template<class T>
void workWithType(int a, int b)
{
   X<T> Xarray(a, b);
   Xarray.print();
}

//...

if(type=="int"){
    workWithType<int>(a,b);
} else if(type=="char"){
    workWithType<char>(a,b);
}