是否有可能创建不同的派生类，共享对每个派生类唯一的成员变量操作的相同方法?

Question

我正在用c++写一个任意排名的张量(多维数组)类，并希望有它的静态和动态内存版本。然而，考虑到底层的数据容器将是不同的，我正在努力思考一种方法来避免在类的静态/动态版本中重复方法。我希望下面这个最小的例子能说明我的观点:

// Product function
template <typename ...data_type>
constexpr auto Product(data_type ..._values)
{
return (_values * ...);
}
// Static memory version
template <class t_data_type, unsigned ...t_dimensions>
class StaticTensor
{
private:
std::array<t_data_type, Product(t_dimensions...)> Entries; // Store entries as contiguous memory
public:
StaticTensor() = default;
~StaticTensor() = default;
void StaticMethod()
{
// Some code that operates on Entries.
}
};
// Dynamic memory version
template <class t_data_type>
class DynamicTensor
{
private:
std::vector<t_data_type> Entries;
public:
DynamicTensor() = default;
~DynamicTensor() = default;
template <typename ...t_dimensions>
void Resize(t_dimensions ...dims)
{
Entries.resize(Product(dims...));
}
void DynamicMethod()
{
// Some code that operates on Entries.
}
};

我考虑了基于继承/多态的方法，但似乎我仍然必须在每个专用类中实现单独的方法。理想情况下，我希望所有的方法都能在std::array和std::vector的底层迭代器上操作，而不必担心它们属于哪个数据容器。谁能告诉我该怎么做?

Answer 1

您可以使用CRTP技术创建TensorBase，然后将*this转换为Derived&以访问Method()内部的派生类Entries:

template <class Derived>
class TensorBase
{
public:
void Method()
{
auto& Entries = static_cast<Derived&>(*this).Entries;
// Some code that operates on Entries.
}
};

那么您的StaticTensor/DynamicTensor可以继承TensorBase来获得Method()。为了使基类能够访问私有成员，还需要将基类设置为友元:

// Static memory version
template <class t_data_type, unsigned ...t_dimensions>
class StaticTensor
: public TensorBase<StaticTensor<t_data_type, t_dimensions...>>
{
using Base = TensorBase<StaticTensor<t_data_type, t_dimensions...>>;
friend Base;
private:
std::array<t_data_type, Product(t_dimensions...)> Entries;
public:
StaticTensor() = default;
~StaticTensor() = default;
};
// Dynamic memory version
template <class t_data_type>
class DynamicTensor 
: public TensorBase<DynamicTensor<t_data_type>>
{
using Base = TensorBase<DynamicTensor<t_data_type>>;
friend Base;
private:
std::vector<t_data_type> Entries;
public:
DynamicTensor() = default;
~DynamicTensor() = default;
};

演示。