C ++使成员对象未命名答案

【问题标题】：C++ make member object unnamedC ++使成员对象未命名
【发布时间】：2018-02-21 22:17:57
【问题描述】：

我想编写方便的颜色管理类，这将允许我使用不同的组件顺序和基本上不同的设置。我希望它在编译时是可区分的。假设我有这个代码：

template <typename _valueType>
struct RGBAColorData {
    using ValueType = _valueType;
    union {
        struct { ValueType r, g, b, a; };
        ValueType components[4];
    };
};

这个（即使匿名结构是非标准的）工作正常，当我想这样使用它时：

RGBAColorData color;
color.r = whatever;

但是，这不是我的代码的最终形式。我希望它有“拥有”类模板，它会在编译时在XYZColorData 之间进行选择。假设它看起来像这样：

template <typename _valueType, template <typename> _dataScheme>
struct Color
{
    using ValueType = _valueType;
    using DataScheme = _dataScheme<ValueType>;

    // what now?
    // DataScheme data; // ???
};

这会产生问题，因为我希望我的代码可以这样使用：

using RGBAColorF = Color<float, RGBAColorData>;
RGBAColorF brushColor;
brushColor.r = whatever;

这将是使用颜色的一种非常方便的方式，但是我想不出任何解决此问题的方法。最后，也许我对此有错误的方法，也许这可以用更少的努力来完成，但是我想不出任何其他不涉及大量模板类专业化的方法。

【问题讨论】：

你需要继承。
不幸的是，您的“工作正常”代码具有未定义的行为，我几乎可以肯定您打算使用它。
@Walter：与其说是严格的别名规则，不如说是“从非活动的联合成员中读取”规则。相关：stackoverflow.com/q/36051084/103167
这里有两个问题。您问的那个，我将其解释为“如何重用变体成员的集合？”，有一个简单的答案：使用继承。在 cmets 中提出的问题是，“当我使用联合在数组顶部覆盖具有多个相同类型元素的结构时，我可以互换使用结构成员名称和数组索引吗？”有一个更复杂的答案：不，在你看来它可能有效，但它并不安全。
stackoverflow.com/questions/702658/c-union-array-and-vars 这个答案具有误导性。

标签： c++ member anonymous

【解决方案1】：

别这样！

为了获得一些不错的句法效果而四处招摇是充满危险的，并且可能会抹杀未来的进化。

首先，在 C++ 中，只有一个联合成员可以在任何时候处于活动状态。因此，不能保证切换数组和结构的使用，即使在许多编译器上这可能会导致预期的结果。

然后，不能保证结构成员是连续的，因此如果混合使用数组和结构可以工作，它可能仍然不会导致正确的结果，即使在许多编译器上这将按预期工作。

或者用更安全的方法来做......

如果你仍然喜欢混合使用特定的颜色分量 r、g、b 和数组，你应该考虑一种更安全的方法：

template <typename _valueType>
struct RGBAColorData {
    using ValueType = _valueType;
    ValueType components[4];
    ValueType &r=components[0], &g=components[1], 
                   &b=components[2], &a=components[3]; // ATTENTION (see explanations)
};

注意：我做得又快又脏。您应该更好地实现三规则，使用正确的构造函数、复制构造函数和赋值运算符，以确保引用不会混乱。

我不太喜欢这个解决方案，但它可以安全地工作 (online demo)：诀窍是让 r、g、b 成为对特定数组项的引用。那么你就确定你可以混合访问方式，并且你绝对确定两者之间的映射是正确的。

但更喜欢干净的封装

您最初的方法和我的解决方法的问题是它们破坏了封装：您必须知道颜色的内部结构才能使用它。

使用这种方法，您将永远无法进化。例如切换到 CMYK 颜色方案，或采用位字段编码会受到影响。

正确的方法是使用一组 getter 和 setter 将内部结构完全隐藏到外部世界。当然，从语法上来说它看起来不太好，但是你真的可以编写真正通用的颜色代码，其中编码方案可以是编译时策略。

【讨论】：

sn-p 中的解决方案有一些显着的内存开销。
添加引用会使结构变大 - 根据架构，它甚至可以添加 32 个额外字节。我的类应该与图形 API 使用的着色器一起使用，因此我需要它在编译时可区分。您如何想象封装 RGBA 和 CMYK 以便以类似的方式使用它们？模板的使用保证了复制安全并且不允许隐式转换。您将始终知道颜色使用什么类型和方案。
@razzorflame 我刚刚展示了一种方法来确保您想要的接口符合标准，而不是现在工作但可能在编译器的每个版本中被破坏的 UB。如前所述，我不推荐这种方法。如果我是你，我会选择一种访问方式（单个组件或数组）并始终如一地使用它，或者更好的是，使用 getter 和 setter：主流编译器会内联此类代码，因此不会造成性能开销。

【解决方案2】：

最后，我决定使用继承（正如 Ben Voigt 所说）。我使用此答案提出的绝妙方法解决了另一个问题，联合使代码不安全：
https://stackoverflow.com/a/494760/4386320

【讨论】：