使用模板化构造函数实例化非模板类答案

【问题标题】：Instantiate non-template class with templated constructor使用模板化构造函数实例化非模板类
【发布时间】：2019-03-06 19:28:30
【问题描述】：

我有一个小型 C++ 类，它包含一些基本类型的类型信息；简化版如下所示：

struct TypeInfo {
    TypeInfo(std::size_t elm_size, const std::string& type_name) : 
        elm_size(elm_size), 
        type_name(type_name)
    {}

    std::size_t elm_size;
    std::string type_name;    
}


TypeInfo double_info(sizeof double, "double");
TypeInfo int_info(sizeof int, "int");

这可行——但我希望能够基于普通 C++ 模板实例化 TypeInfo 对象；即这样的事情：

TypeInfo<double> double_info; // <- This does not work

因为这样的类不包含任何T - 它不是真正的模板类 - 而是一种方便的实例化方法。当 this 包含在真正模板化的函数中时：

void vector_operation(const std::vector<T>& data) {
    TypeInfo<T> type_info;  // <- This does not work!
}

如果我可以基于模板参数实例化TypeInfo 实例，那将是真正很有帮助的。因为我只需要涵盖少数基本类型 - float, double, int 和 char，我会非常乐意明确地专门化少数类型。

更新：@nathan_oliver 建议将类作为一个整体做成模板，然后使用sizeof(T) 确定元素大小。该解决方案的问题（如我所见） - 用户仍然需要提供 type_name 字符串（以及更多特定于类型的信息） - 我想专门化我需要的几种类型 - 然后完全指定：

template <typename T>
struct TypeInfo {
    TypeInfo();

    std::size_t elm_size;
    std::string type_name;
}

然后在.cpp文件中：

template<>
TypeInfo::TypeInfo<double>() {
     this->elm_size = sizeof(double);
     this->type_name = "double";
}


template<>
TypeInfo::TypeInfo<int>() {
    this->elm_size = sizeof(int);
    this->type_name = "int";
}

但这甚至不能编译：

type_info.cpp:46:5: error: 
invalid use of template-name ‘TypeInfo’ without an argument list
     TypeInfo::TypeInfo()

【问题讨论】：

你有一个错字。 TypeInfo::TypeInfo<double>() 应该是 TypeInfo<double>::TypeInfo()
另外，您不能将模板放入 cpp 文件中：stackoverflow.com/questions/495021/…
谢谢——那个错字不是错字；它缺乏能力。我在 cpp 文件中有模板 specializations - 这应该可以吗？
如果另一个翻译单元使用它，则 cpp 中的专业化将不起作用。所有模板代码都应该在一个头文件中。

标签： c++ templates

【解决方案1】：

如果您确实只对少数基本类型感兴趣，并且可以手动对其进行专门化，那么这似乎是一个不错的选择。

template <typename T>
struct TypeInfo; // default values could go here for un-specified types

template <>
struct TypeInfo<int> {
    const std::size_t elm_size = sizeof(T);
    const std::string type_name = "int";
}

// more specializations for double, char and float

然后您可以继续使用它，只需使用模板参数进行实例化即可。

如果TypeInfo 的不同实例是不同类型这一事实是一个问题，您可以使用一个函数，该函数返回一个公共TypeInfo 对象，并根据传递给函数的参数设置正确的值。

template <typename T>
TypeInfo get_type_info() {
    return TypeInfo{sizeof(T), "unknown"};
}

template <>
TypeInfo get_type_info<int>() {
    return TypeInfo{sizeof(T), "int"};
}

auto type_info = get_type_info<int>();

【讨论】：

【解决方案2】：

由于无法调用构造函数，因此无法将类构造函数设为模板并能够指定模板类型。

您可以将类设为模板，并使用模板类型来获取类型的大小，而不是让用户提供它。那会给你

template<typename T>
struct TypeInfo {
    TypeInfo(const std::string& type_name) : 
        type_name(type_name)
    {}

    std::size_t elm_size = sizeof(T);
    std::string type_name;    
};

TypeInfo<double> double_info("double");
TypeInfo<int> int_info("int");

【讨论】：

结合对我的编译错误的有用评论，这似乎成为最终解决方案；谢谢！

【解决方案3】：

另一种解决方案是使用辅助函数。

struct TypeInfo {
    TypeInfo(std::size_t elm_size, const std::string& type_name) : 
        elm_size(elm_size), 
        type_name(type_name)
    {}

    std::size_t elm_size;
    std::string type_name;    
};

template <typename T>
TypeInfo make_TypeInfo(const std::string& type_name)
{
   return TypeInfo(sizeof(T), type_name);
}

并使用

TypeInfo double_info = make_TypeInfo<double>("double");
TypeInfo int_info = make_TypeInfo<int>("int");

【讨论】：

是的 - 我已经考虑过了

【解决方案4】：

您不能为构造函数指定模板参数。它们只能被推断出来。您可以向构造函数发送类型标记：

template<typename> struct tag_t {};
template<typename T> inline constexpr auto tag = tag_t<T>{}; 

struct TypeInfo {
    template<typename T>
    TypeInfo(tag_t<T>) :
        elm_size{sizeof(T)},
        type_name{/* find a way to get name */} {}

    std::size_t elm_size;
    std::string type_name;  
};

TypeInfo double_info{tag<double>};
TypeInfo int_info{tag<int>};

您必须找到一种从模板参数中获取类型名称的方法。一些库是为此而存在的，例如ctti

【讨论】：