模板、接口（多重继承）和静态函数（命名构造函数）

Question

设置

我有一个图形库，我试图在其中尽可能多地分解事物，我发现的最简洁的描述方式如下：有一个香草类型 node 仅实现边列表：

class node
{
   public:
      int* edges;
      int edge_count;
};

然后，我希望能够为整个组合添加接口，如下所示：

template <class T>
class node_weight
{
   public:
      T weight;
};

template <class T>
class node_position
{
   public:
      T x;
      T y;
};

等等。然后，实际的图形类进来了，它是在实际的节点类型上模板化的：

template <class node_T>
class graph
{
   protected:
      node_T* nodes;

   public:
      static graph cartesian(int n, int m)
      {
         graph r; 

         r.nodes = new node_T[n * m];

         return r;
      }
};

不同之处在于它命名了构造一些特殊图形的构造函数，例如笛卡尔格。在这种情况下，我希望能够在图中添加一些额外的信息，具体取决于node_T 实现的接口。

最好的方法是什么？

可能的解决方案

我想到了以下不起眼的解决方案，通过dynamic_cast<>：

template <class node_T, class weight_T, class position_T>
class graph
{
   protected:
      node_T* nodes;

   public:
      static graph cartesian(int n, int m)
      {
         graph r;

         r.nodes = new node_T[n * m];

         if (dynamic_cast<node_weight<weight_T>>(r.nodes[0]) != nullptr)
         {
            // do stuff knowing you can add weights
         }

         if (dynamic_cast<node_position<positionT>>(r.nodes[0]) != nullptr)
         {
            // do stuff knowing you can set position
         }

         return r;
      }
};

它将在node_T 上运行，如下所示：

template <class weight_T, class position_T>
class node_weight_position : 
      public node, public node_weight<weight_T>, public node_position<position_T>
{
    // ...
};

问题

从哲学上讲，这是正确的方法吗？我知道人们不喜欢多重继承，尽管像这样的“接口”应该没问题。

不幸的是，这存在一些问题。至少据我所知，dynamic_cast<> 涉及相当多的运行时开销。因此，我遇到了我之前解决的问题：编写需要权重的图形算法，而与实际的 node_T 类是否具有权重无关。这种“接口”方法的解决方案是编写一个函数：

template <class node_T, class weight_T>
inline weight_T get_weight(node_T const & n)
{
   if (dynamic_cast<node_weight<weight_T>>(n) != nullptr)
   {
      return dynamic_cast<node_weight<weight_T>>(n).weight;
   }

   return T(1);
}

但它的问题是它使用运行时信息 (dynamic_cast) 工作，但原则上我想在编译时决定它，从而使代码更有效率。

如果有一个不同的解决方案可以解决这两个问题，尤其是比我现有的更清洁、更好的解决方案，我很想听听！

Answer 1

类型特征呢？如果您手头有一个已经支持部分 C++11 的编译器，那么在 <type_traits> 标头中有 std::is_base_of。

如果你不这样做，就会有具有相同类型特征的提升。

现在，要真正能够使用它，您需要一些元编程：

// in the class...
//  branch on whether the node type has weights
static void set_weights(node_T* nodes, std::true_type){
    // has weights, set them
    // ...
}

static void set_weight(node_T* nodes, std::false_type){
    // doesn't have weights, do nothing
}

// in the function...
typedef std::is_base_of<node_weight<weight_T>, node_T>::type has_weights;
set_weight(nodes, has_weights());

这要归功于一些魔法，它可以让嵌套的 typedef type 成为 true_type 或 false_type，这取决于类型特征是真还是假。我们需要元编程（通过重载进行分支），因为访问不存在的成员会导致编译器错误，即使访问是在永远不会执行的分支中。

我希望这有任何意义，在 iPod Touch 上输入这个主题的答案非常困难......

Answer 2

首先，我非常喜欢在正确的时间使用多重继承。因此，如果它使您的设计更简单，请使用它。至于摆脱 dynamic_cast 并用一个简单的编译时选择替换它。您只需使用重载函数为您进行切换。当您无法对类型做任何有用的事情时，您有一个函数采用 void* ，而一个函数对指定的类型做一些有用的事情。您的代码如下所示。

template <class node_T, class weight_T, class position_T>
class graph
{
protected:
    node_T* nodes;

private:
    static void do_stuff_with_weights(graph& r, void* /*dummy*/)
    {
    }

    static void do_stuff_with_weights(graph& r, node_weight<weight_T>* /*dummy*/)
    {
        // do stuff knowing you can add weights
    }

    static void do_stuff_with_pos(graph& r, void* /*dummy*/)
    {
    }

    static void do_stuff_with_pos(graph& r, node_position<position_T>* /*dummy*/)
    {
            // do stuff knowing you can set position
    }

public:
    static graph cartesian(int n, int m)
    {
        graph r;

        r.nodes = new node_T[n * m];

        do_stuff_with_weights(r, (node_T*) 0);
        do_stuff_with_pos(r, (node_T*) 0);

        return r;
    }
};