使用std::variant和std::visit实现联合模板

Question

使用std::variant和std::visit实现联合模板

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我正在使用一个模板库，由于在我的代码中一个模板参数可以取有限范围内的值，所以在建议下决定使用std::variant，并在其中声明我可能需要的所有对象：

std::variant<TemplateClass<1>, TemplateClass<2>, ..., TemplateClass<5>>

我从未使用过这个实用程序。

要访问TemplateClass的方法，我必须使用`std::visit`，但有时它有效，有时又不起作用，会报告`std::variant <....>中没有成员函数XXX`或`“函数模板特化的实例化…”`（我甚至不知道问题出在哪里）。

具体来说，我正在使用`Eigen::Tensor`库，当我调用`rank()`、`dimension(n)`等方法时，它可以工作，而对于`dimensions()`和`setRandom()`之类的方法则无法工作。

以下是我的实现草稿。

std::variant<Eigen::Tensor<double, 1>, Eigen::Tensor<double, 2>, /* ... */> makeTensor(
    int i, const std::initializer_list<int> dims) {
  switch (i) {
    case 1: {
      Eigen::Tensor<double, 1> T1;
      T1.resize(dims);
      return T1;
    }

    case 2: {
      Eigen::Tensor<double, 2> T2;
      T2.resize(dims);
      return T2;
    }

      /* ... */
  }
}

int main() {
  auto myTensor{makeTensor(2, {4, 5})};  // Tensor 2D 4x5

  // Working methods
  auto rnk = std::visit([](const auto &tensor) { return tensor.rank(); }, myTensor);

  auto dim1 = std::visit([](const auto &tensor) { return tensor.dimension(0); }, myTensor);

  // Not working methods

  auto dimsTens =
      std::visit([](const auto &tensor) { return tensor.dimensions(); }, myTensor);  // 5 times same error saying
  //'In instantiation of function template specialization 'std::visit<(lambda at
  /// home/virginie/Desktop/Project/main.cpp:62:33),
  // std::variant<Eigen::Tensor<double, 1, 0, long>, Eigen::Tensor<double, 2, 0, long>, Eigen::Tensor<double, 3, 0,
  // long>, Eigen::Tensor<double, 4, 0, long>, Eigen::Tensor<double, 5, 0, long>> &>''

  std::visit([&myTensor]() { myTensor.setRandom(); });  // 'No member setRandom() in std::variant<...>'
}

我是否错误地使用了 std::visit？

---- 编辑 ----

在 @florestan 的建议下，我解决了与 dimensions() 相关的问题，但是对于 setRandom，我得到了以下信息：

从 /..../ main.cpp 包含的文件 required from here

- Virginie

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假设所有变量成员都有返回相同类型的rank()和dimension(int)成员，这似乎是正确的。如果您遇到编译错误，则意味着其中某些成员没有该类成员，或者它们返回不同的类型。 - Sam Varshavchik

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这是因为大多数情况下，每个 setRandom 都会返回一个 void。在 C++ 中，所有对象都必须具有显式类型，因此 auto rank= 必须具有某些特定的推断类型。但是，如果访问者根据变量中的值返回不同的类型，则 auto rank 的实际类型必须在运行时变化。C++ 不是这样工作的。很可能是因为 auto rnk 本身必须是所有可能返回类型的 variant，并由访问者直接分配，而不是每个访问者都返回 void。 - Sam Varshavchik

你真的需要 std::variant 的原因是什么？ - florestan

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参考此处的 dimensions() 函数：https://gitlab.com/libeigen/eigen/-/blob/3.3.7/unsupported/Eigen/CXX11/src/Tensor/Tensor.h#L102，以及这里的 setRandom() 函数：https://gitlab.com/libeigen/eigen/-/blob/3.3.7/unsupported/Eigen/CXX11/src/Tensor/TensorBase.h#L849-856。建议使用返回类型 DSizes，它有一个用于秩的模板参数。您可以将其封装为 Array<IndexType, Dynamic, 1>（例如 ArrayXi）。 - jdehesa

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对于setRandom()，在您发布的代码中，您正在尝试在变量对象中调用该方法，您应该像其他情况一样通过访问者来完成，例如std::visit([](const auto &tensor) { tensor.setRandom(); }, myTensor);。 - jdehesa

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- florestan · Accepted Answer

您需要为所有可能的替代方案返回相同的类型。在 dimension 的情况下，您需要将数组元素复制到一个向量中，例如。

可以使用以下方法：

 auto dimsTens=std::visit(
    [](const auto &tensor) {
       auto dims = tensor.dimensions();
       return std::vector<int>(dims.begin(), dims.end());
    }, myTensor);

第二个错误是因为你没有正确调用 std::visit。它需要两个参数，第一个参数是函数，第二个参数是要访问的 variant。以下方法应该可以工作。

std::visit([](auto& t){ t.setRandom();}, myTensor);

实时代码: https://godbolt.org/z/vq4PYo