在基类中引用不同大小的 std::array 而不是 std::array

Question

我有以下问题。考虑类

class face {
    virtual std::vector<ptr>& get_vertices(void) const = 0;
};

class triangle : public face {
private:
    std::vector<ptr> vertices;
public:
    std::vector<ptr>& get_vertices(void) const { return vertices; };
};

class quadrilateral : public face {
private:
    std::vector<ptr> vertices;
public:
    std::vector<ptr>& get_vertices(void) const { return vertices; };
};

显然，三角形和四边形总是分别有 3 个和 4 个顶点。 因此，我想用适当大小的 std::array 交换 std::vector，以节省 std::vector 中的三个附加指针引起的开销。 （这是因为我将拥有数百万张脸......）现在，是否有机会在 std::array 和上面的 std::vector 中拥有一个共同的访问函数？ 使用标准 C 数组，我只需返回一个指向第一个数组条目及其大小的指针。有没有一种 STL 方式来做同样的事情或类似的事情？或者有没有其他好的方法来实现这个功能？

感谢您阅读并可能回答！ 安德烈亚斯

Answer 1

std::arrays 的不同大小是不同的类型，所以我看不出有什么方法可以做你想做的事。但是，如果您将begin() 和end() const 迭代器返回到您内部保存的任何容器，或者包含两者的小范围对象，该怎么办？这样您就可以将容器的大小与接口分离，将其留给实现。

编辑：澄清一下，为了隐藏数据存储表示（在本例中为std::array 的大小），您需要自己的face 迭代器类。这在指针方面很容易实现，因为对于每个face 特化，您都知道底层数据结构的大小、开始和结束。但显然不能直接在界面中使用std::array的begin()和end()。

例子：

这是一个快速而肮脏的示例，说明如何使用指针实现部分前向迭代器行为。我使用虚拟基类和 OP 的实现之一作为起点。我还省略了所有构造函数、赋值运算符等。它还假设一个类 Edge（大概是 2D 或 3D 点？）。

class face {

public:

  typedef Edge* iterator;
  typedef const Edge* const_iterator;

  virtual iterator begin() = 0;
  virtual const_iterator begin() const = 0;
  virtual iterator end() = 0;
  virtual const_iterator end() const = 0;
  virtual size_t size() const = 0;

  virtual ~face() {};

};

class triangle : public virtual face {

public :
  virtual iterator begin() {return m_edges.begin();}
  virtual const_iterator begin() const {return m_edges.begin();}
  virtual iterator end() {return m_edges.end();}
  virtual const_iterator end() const {return m_edges.end();}
  virtual size_t size() const {return m_edges.size();}

private:
    std::array<Edge, 3> m_edges;

};

Answer 2

std::array 在这里似乎不是一个解决方案，因为get_vertices 是一个纯虚函数，这意味着您可能希望使用基类类型的指针（或引用）来访问它。如果你使用std::array，你必须提供一个整数值作为std::array类模板的第二个参数，如果你把face作为一个类模板，这是可能的：

template<size_t N>
class face {
    virtual std::array<ptr, N>& get_vertices(void) const = 0;
};
class triangle : public face<3>{
    //...
    std::array<ptr, 3>& get_vertices(void) const { return vertices; };
};
class quadrilateral : public face<4> {
    //...
    std::array<ptr, 4>& get_vertices(void) const { return vertices; };
};

但这会导致triangle 和quadrilateral 具有不同的基类：face<3> 和face<4> 是两个不同的类。这意味着，您不能将triangle 和quadrilateral 混合在一起，例如在标准容器中，并且您不能使用相同基类类型的指针访问get_vertices，因为现在没有单个基类。每个派生类都有自己的基类。

所以解决办法是这样的：

class triangle : public face {
private:
    std::vector<ptr> vertices;
public:
    triangle() 
    {
           //it ensures that you've a vector of size 3, no more no less 
           vertices.reserve(3); 
    }
    std::vector<ptr>& get_vertices(void) const { return vertices; };
};

同样，您可以在quadrilateral ：

    quadrilateral() 
    {
           //it ensures that you've a vector of size 4, no more no less 
           vertices.reserve(4); 
    }

现在，您的向量不会随意将其自身调整到比实际需要更大的大小，因为您已经通过调用 reserve() 定义了容量，并且您将添加比其容量更多的项目。不会调整大小。