特征中的typedef vs 类中的typedef

Question

特征中的typedef vs 类中的typedef

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我正在查看Eigen源代码，以便进行教育目的。我注意到，在继承结构中的每个具体类模板X中，都定义了一个internal::traits<X>。在Matrix.h中可以找到一个典型示例：

namespace internal {
template<typename _Scalar, int _Rows, int _Cols, int _Options, int _MaxRows, int _MaxCols>
struct traits<Matrix<_Scalar, _Rows, _Cols, _Options, _MaxRows, _MaxCols> >
{
  typedef _Scalar Scalar;
  typedef Dense StorageKind;
  typedef DenseIndex Index;
  typedef MatrixXpr XprKind;
  enum {
    RowsAtCompileTime = _Rows,
    ColsAtCompileTime = _Cols,
    MaxRowsAtCompileTime = _MaxRows,
    MaxColsAtCompileTime = _MaxCols,
    Flags = compute_matrix_flags<_Scalar, _Rows, _Cols, _Options, _MaxRows, _MaxCols>::ret,
    CoeffReadCost = NumTraits<Scalar>::ReadCost,
    Options = _Options,
    InnerStrideAtCompileTime = 1,
    OuterStrideAtCompileTime = (Options&RowMajor) ? ColsAtCompileTime : RowsAtCompileTime
  };
};
}

现在我理解traits是一种扩展现有类的方式，您不想通过额外信息修改与某些新代码相关的类。例如，使用类模板Foo<class TAllocator>的用户可能希望利用现有的内存分配器FastAlloc和AlignedAlloc，但Foo需要知道如何与这两个接口，并且因此用户定义了FooTraits<AlignedAlloc>::allocate()和FooTraits<FastAlloc>::allocate()，这反过来又被Foo所使用。

然而，在这种情况下，我并不容易看出只需在每个派生类中指定Scalar的问题，即在类体中使用typedef定义Matrix::Scalar。在这里使用traits类的优点是什么？它只是为了保持代码的整洁吗，即将每个类的所有相关属性存储在traits类中吗？

根据Nicol Bolas的回应进行编辑：我理解其中一些typedef可能需要保持“内部”，即不应向用户公开，这就解释了traits类。这似乎是有道理的，但是其中一些typedef，例如Scalar，是通过Matrix基类中的typedef可供外界使用的：

template<typename Derived> class MatrixBase
  : public DenseBase<Derived>
{
  public:

    typedef MatrixBase StorageBaseType;
    typedef typename internal::traits<Derived>::StorageKind StorageKind;
    typedef typename internal::traits<Derived>::Index Index;
    typedef typename internal::traits<Derived>::Scalar Scalar;
    typedef typename internal::packet_traits<Scalar>::type PacketScalar;
    typedef typename NumTraits<Scalar>::Real RealScalar;

这让我们回到最初的问题：为什么Scalar不只是Matrix本身的typedef？除了风格选择之外，还有其他原因吗？

- Moos Hueting

2个回答

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该 traits 类的主要目的是避免在 CRTP 中出现递归依赖。没有它，我们会得到以下类似的结果：

template <typename T>
struct Matrix : Base<Matrix<T>> {
  typedef T Scalar;
};
template <typename Derived>
struct Base {
  typename Derived::Scalar foo();
};

在某些情况下无法编译的类。基本上，这个名为traits的类允许在不知道Matrix的声明的情况下完全声明Base<Matrix>。

- ggael

啊，我明白了，很有道理。谢谢！ - Moos Hueting

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可以查看英文原文，
原文链接

- Nicol Bolas · Accepted Answer

我怀疑，由于特性类是“internal”的，这就是使用特性类的重点。也就是说，保持这些东西“internal”。这样，在其私有接口中，即使在Matrix中也不会有很多奇怪的定义和其他内容。

考虑一下您示例中的枚举。那些“enums”（又称：C++11之前的静态constexpr变量）看起来不像用户需要知道的任何内容。这是一个实现细节，因此应该被隐藏。

MatrixBase的问题是CRTP问题。

请注意，Matrix将被定义为：

class Matrix : public MatrixBase<Matrix>

这个部分的定义会导致两件事情发生：

1. 如果“Matrix”尚未被声明为类类型，则它将成为一个合法的类，其名称可以被引用和使用。 2. 必须立即使用类型“Matrix”来实例化模板“MatrixBase”。

问题在于此时的“Matrix”是一个不完整的类。编译器尚未进入该定义的主体，因此编译器不知道它的内部结构。但是，必须立即实例化“MatrixBase”。

因此，“MatrixBase”不能使用提供的“Derived”类的任何内容。如果“Matrix”中有一些typedef，那么“MatrixBase ”就无法看到它。

现在，“MatrixBase ”的成员函数可以查看“Derived”的定义，因为这些是在完整类定义之后定义的。即使这些函数是在类作用域内定义的。

但是，你不能让“MatrixBase”的属性访问“Derived”的属性。因此需要使用traits间接方法。traits类可以使用基于不完整类型的特化来向“MatrixBase”公开定义。