模板类中函数的部分特化

Question

我有一个表示数值数组的模板类。

我希望这个类适用于任何类型的数值（例如 int、double 等）和三种类型的容器（std::vector、std::deque 和 std::list）。

以下是针对我的具体问题的相关实现部分：

template < typename Numeric_t, typename Container = std::vector<Numeric_t> >
class Array {

  // field member
  Container m_data;

  // other stuff here
  // ...

  // random element access for std::vector and std::deque
  Numeric_t & operator[] (unsigned int index) { return m_data[index]; }

  // random element access for std::list
  Numeric_t & operator [] (unsigned int index) {
    std::list<Numeric_t> :: iterator it = m_data.begin();
    std::advance(it, index);
    return *it;
  }

}

当然，编译器不允许我重载运算符[]。

我需要的是一种特定于 std::list 的 operator [] 的部分特化，但在 C++ 中也不允许部分模板函数特化。

（我知道随机元素访问对于列表来说效率不高，但这不是重点）。

理想情况下，在客户端代码中，我想像这样使用 Array 类：

Array < int, std::vector<int> > vec;
Array < int, std::list<int> >   lst;

// fill arrays here
// ...

std::cout << vec[0] << std::endl;
std::cout << lst[0] << std::endl;

经过大量研究，我无法找到可行的解决方案。

解决这个问题最优雅的方法是什么？

感谢您的帮助。

Answer 1

一个干净的解决方案是使用全类模板专业化。不同的特化可以从一个公共基类派生出来，以便共享公共代码。

编写一个类ArrayBase，其中包含所有不依赖于特定容器类型的代码，并通过使其受保护或使Array 成为朋友类来授予对容器的访问权限。

template <class Numeric_t, class Container>
class Array
  : public ArrayBase<Numeric_t, Container>
{
  // Container specific code, generic version that works for all containers.
};

template <class Numeric_t>
class Array<Numeric_t, std::vector<Numeric_t>>
  : public ArrayBase<Numeric_t, std::vector<Numeric_t>>
{
  // Optimized code for std::vector.
}

另一种方法：您还可以编写一个包含代码的静态成员函数，以访问容器的idx-th 条目并专门化该函数：

template <class Numeric_t, class Container>
class Array
{
  template <class Cont>
  static Numeric_t get(Cont const& container, unsigned int idx)
  {
    std::list<Numeric_t>::iterator it = container.begin();
    std::advance(it, idx);
    return *it;
  }

  template <>
  static Numeric_t get(std::vector<Numeric_t> const& container, unsigned int idx)
  {
    return container[idx];
  }

  public:
    Numeric_t operator[](unsigned int idx) const { return get(m_data, idx); }
};

对不起，这不起作用。我忘了你不能再次专门化静态成员函数。

另一种选择是使用 SFINAE，但它不是惯用的用法，在这种情况下我不推荐它。