对成员变量使用 std::enable_if 或类似方法

Question

目前我有一个自定义矢量类如下：

template<int D, typename T = float>
class Vec
{
    private:

        T data[D];

    public:

        Vec(T initial = 0)
        {
            for (int i = 0; i < D; ++i)
            {
                data[i] = initial;
            }
        }

        // Misc. operator overloads
};

using Vec2 = Vec<2>;
using Vec3 = Vec<3>;
using Vec4 = Vec<4>;

我想添加几个成员变量，分别是x、y、z和w ，这将分别指向向量中的第一个、第二个、第三个和第四个位置。理想情况下，只有当向量声明有足够的维度时，这些变量才可见。 IE。 2D 向量将无法访问 Vec<D, T>::z。

我发现的工作：

template<int D2 = D, typename  T2 = typename std::enable_if<(D2 > 0), T*>::type>
T2 x(){ return &data[0];}
template<int D2 = D, typename  T2 = typename std::enable_if<(D2 > 1), T*>::type>
T2 y(){ return &data[1];}
template<int D2 = D, typename  T2 = typename std::enable_if<(D2 > 2), T*>::type>
T2 z(){ return &data[2];}
template<int D2 = D, typename  T2 = typename std::enable_if<(D2 > 3), T*>::type>
T2 w(){ return &data[3];}

如您所见，如果我尝试按原样输入模板参数D 和T，c++ 将有一点中年危机，因此我不得不从本质上重新定义它们中的每一个。而且我知道我要说的是可笑的，但我真的很希望 x、y、z 和 w 成为变量而不是函数，因为在我看来 vec.x 看起来比vec.x() 好（我知道很挑剔）。

我不能使用这个解决方案，因为变量不能有模板，只有类和函数。我目前正在玩的是这个：

typename std::conditional<(D > 0), T*, std::nullptr_t>::type x = &data[0];
typename std::conditional<(D > 1), T*, std::nullptr_t>::type y = &data[1];
typename std::conditional<(D > 2), T*, std::nullptr_t>::type z = &data[2];
typename std::conditional<(D > 3), T*, std::nullptr_t>::type w = &data[3];

我决定使用std::nullptr_t 作为后备转换，因为我想要一个不能转换为浮点数、整数等的类型，唉，我发现这不好。我需要一种方法来防止 x、y、z 和 w 在被调用之前被评估，否则任何小于 4 维的 Vec 实例都会在以下行引发编译器错误w 正在被评估，这意味着无论我是否尝试调用w，它都会在编译期间被评估并且会出错。

我正在寻找一种解决方案，它要么防止变量被评估，除非它被调用（一种不称为函数的解决方案），要么是一种允许我完全创建成员变量的解决方案在特定情况下在课堂外不可见。

编辑：我又试了一次，没有成功：

private:

        T data[D];

        auto getW(){return &data[4];};

    public:

        typename std::conditional<(D > 3), T*, std::nullptr_t>::type w = getW();

对于小于 4 个维度的 class Vec 的任何实例，这仍然会引发编译错误。现在我真的很困惑。我得到的错误是cannot convert ‘float*’ to ‘std::conditional<false, float*, std::nullptr_t>::type’ {aka ‘std::nullptr_t}，但这没有任何意义，getW() 不应该运行，float* 和std::nullptr_t 之间的比较不应该进行......？

Answer 1

您需要专门化Vec 才能添加这些变量。专门化整个Vec 类会导致大量重复代码，因此您可以将其提升到负责存储向量数据的基类中。

template<size_t D, typename T>
class VecStorage {
  T data[D];

public:
  T &operator[](const size_t i) {
    return const_cast<T &>(std::as_const(*this)[i]);
  }
  const T &operator[](const size_t i) const {
    assert(i < D);
    return data[i];
  }
};

template<typename T>
class VecStorage<2, T> {
public:
  T x, y;

  T &operator[](const size_t i) {
    return const_cast<T &>(std::as_const(*this)[i]);
  }
  const T &operator[](const size_t i) const {
    assert(i < 2);
    if (i == 0) {
      return x;
    } else {
      return y;
    }
  }
};

我专门针对 2 个维度使用 VecStorage。您可以为 3 维和 4 维添加专业化。由于VecStorage 公开了下标运算符，Vec 和Vec 的用户可以将其视为数组。

template<size_t D, typename T = float>
class Vec : public VecStorage<D, T> {
public:
  explicit Vec(T initial = 0) {
    for (size_t i = 0; i != D; ++i) {
      (*this)[i] = initial;
    }
  }
};

int main() {
  Vec<2> v{42};
  std::cout << v.x << ' ' << v.y << '\n'; // 42 42
  v[0] = 5;
  v[1] = 7;
  std::cout << v.x << ' ' << v.y << '\n'; // 5 7
}