C++：为模板参数指定基类

Question

我需要设计一个框架，以并行方式计算分治算法的结果。为了使用该框架，用户需要以某种方式指定实现“分”阶段（从T到T的函数）、“治”阶段（从D到D的函数）以及T和D本身的过程。

我认为定义两个抽象类BaseDivide和BaseConquer会很好，它们声明了一个带有正确类型的纯虚方法compute：这样我就有了一个实现了明确定义概念（从框架的角度来看）的类型，并通过抽象类的派生包含了用户可定义的函数。

我考虑使用模板将类型传递给框架，这样用户就不必实例化它们才能使用框架，因此可以做出以下操作：

template <typename T, typename D, typename Divide, typename Conquer> 
D compute(T arg);

我的问题是我希望“分治算法”成为BaseDivide和BaseConquer的派生类型：有没有一种方法可以在编译时强制执行它？另外，您认为我能用更清晰的设计达到类似的结果吗？

- akappa

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这让我烦恼了很多次。这是C++0x中的“概念”有助于处理的问题类型。 - DataGraham

我认为我不喜欢“鸭子类型”：除了其他问题外，它之所以糟糕是因为代码没有以明确的方式告诉您库期望的类型（您必须“费劲地”发现它或仅依赖于文档）。在Java中，您可以编写类似于class T <V extends E>的内容，我在我的应用程序中经常使用它。 - akappa

Answer 1

您可以像这样创建基础类：

struct BaseDivide {
    enum EnumDiv { derivedFromBaseDivide = true };
}

template <typename T, typename D, typename Divide, typename Conquer> 
    static_assert(D::derivedFromBaseDivide);
    D compute(T arg);

额外的分治模板参数有什么作用？您确定需要它们吗？

- Gunther Piez

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不错：有点笨拙，但还不错！顺便说一下，T和D是Divide :: compute和Conquer :: compute的参数和返回类型，我认为我需要它们在模板中，否则我怎么能声明保存中间结果的变量？ - akappa

如果您有中间值，额外的参数是可以的，它们可能会使其更简单。 - Gunther Piez

Answer 2

使用Boost.EnableIf来在类型不符合要求时触发SFINAE机制。 使用boost::is_base_of来检查T是否派生自U：

#include <boost/type_traits/is_base_of.hpp>
#include <boost/enable_if.hpp>

template <typename T, typename D, typename Divide, typename Conquer> 
typename boost::
enable_if_c< boost::is_base_of<BaseDivide,Divide>::value 
          && boost::is_base_of<BaseConquer,Conquer>::value
          ,D
          >::type
compute(T arg);

- Joel Falcou

Answer 3

您不需要为此目的使用模板。相反，您可以使用指向BaseDivide和BaseConquer对象的指针，多态性将为您完成工作。

- Scott Moonen

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但是，正如我所说的，用户应该向库提供这两个实例中的两个，而我不希望这样做，因为实例化它们会向用户暴露我想要保持“内部”的概念。 - akappa

好的，抱歉，我错过了那个点。嗯，至少，如果您的框架将类视为基于这些基类，则应该会出现编译错误。不过，我目前不确定是否有更清晰的方法来做到这一点。 - Scott Moonen

实际上，您甚至可能不需要定义这些基类。如果在您的框架中，您只是假设提供的类具有“compute”函数，那么如果它们没有，则会出现编译错误。从规范的角度来看，这并不优雅，但似乎会按照您的期望行事。 - Scott Moonen

是的，你说得对，但“鸭子类型”从来没有让我感到困扰 :) 我想这是因为我来自Java，而在Java中，你可以为你的泛型类型指定一个基类。 - akappa