是否可以使用模板非类型参数使用#if指令?(矢量多合一类)

Question

我正在创建一个向量类，而不是为Vector2，Vector3和Vector4创建单独的类，而是想做一个多合一的类。我的问题是，我想根据向量的大小来定义某些属性。例如，大小2的向量将具有x和y组件，而不是z组件。

我正在尝试使用#if指令来检查非类型模板参数(SIZE(以根据向量的大小创建属性。我做了一些研究，我认为这是不可能的。我想知道是否有人想知道如何实现我想要的？

template <typename T, int SIZE>
class Vector
{
public:
    union
    {
        struct
        {
#if SIZE == 2
            T x, y;
#endif
#if SIZE == 3
            T z;
#endif
#if SIZE == 4
            T w;
#endif
        };
        T data[SIZE];
    };
};

我希望能够创建和访问这样的向量：

Vector<int, 2> vec2;
vec2.x;
Vector<int, 3> vec3;
vec3.z;

任何反馈都将不胜感激！

编辑：在回顾了评论后，我提出了一个漂亮的解决方案……希望它对我有用。我创建了一个模板类：

template <typename T, unsigned int SIZE> class _vec;

这涉及向量的数据(组件(并包含行为。然后，我做了另一个模板类，它将像这样专业化_vec：

template <typename T, unsigned int SIZE> class Vector : public _vec<T, SIZE>;

这是任何大小的向量。现在，我可以将其专门用于Vector2，Vector3和Vector4：

template <typename T> class Vector<T, 2> : public _vec<T, 2>;
template <typename T>
using Vector2 = Vector<T, 2>;

我会让你知道这将有多可怕...; p

编辑2：它有效，但没有奏效... ：(

Answer 1

不，这是不可能的。

在翻译的阶段，预处理阶段是在模板实例化阶段之前的。因此，在这种情况下，您最终将没有template Vector中定义的变量，因为在预处理阶段未定义SIZE。

根据C 标准， [cpp.cond]/9 ：

由于宏观扩展和评估定义的 - 麦克罗表达和 has-include-expressions

，所有其余的标识符和关键词都进行了true和false，被替换为 pp-number 0 ，然后将每个预处理令牌转换为令牌。

因此，SIZE的值将为0，因此没有满足条件包含的条件。

您可以将模板专门用于具有不同实例的不同变量。

Answer 2

免责声明：我从这个代码库中得到了这个想法。似乎有一些用户也在评论中指出了这一点。

---

否。预处理指令是不可能的，但是您可以使用模板专业化：

template <typename T, unsigned int S>
struct vec {
  T data[S];
};
template <typename T>
struct vec<T, 2> {
  T x, y;
};
template <typename T>
struct vec<T, 3> {
  T x, y, z;
};
template <typename T>
struct vec<T, 4> {
  T x, y, z, w;
};

如果您真的愿意，则可以将联盟添加回中，但这是不确定的行为。相反，您可以制作X，Y和Z功能，并让它们返回参考数组：

template <typename T, unsigned int S>
struct vec {
  T data[S];
};
template <typename T>
struct vec<T, 2> {
  T data[2];
  T& x() { return data[0]; }
  const T& x() const { return data[0]; }
  T& y() { return data[1]; }
  const T& y() const { return data[1]; }
};
template <typename T>
struct vec<T, 3> {
  T data[3];
  T& x() { return data[0]; }
  const T& x() const { return data[0]; }
  T& y() { return data[1]; }
  const T& y() const { return data[1]; }
  T& z() { return data[2]; }
  const T& z() const { return data[2]; }
};
template <typename T>
struct vec<T, 4> {
  T data[4];
  T& x() { return data[0]; }
  const T& x() const { return data[0]; }
  T& y() { return data[1]; }
  const T& y() const { return data[1]; }
  T& z() { return data[2]; }
  const T& z() const { return data[2]; }
  T& w() { return data[3]; }
  const T& w() const { return data[3]; }
};

如果您有所有课程中都应该可用的东西，则可以介绍另一个类，例如 vec_可以做到并从中继承(在那里添加数据数组，并且具有标量产品仅访问数组(。

如果您使用的是C 17，我建议将[[nodiscard]] constexpr添加到X，Y和Z函数中，但这只会在示例中混乱。

Answer 3

如评论中所述，该设计也许不是最好的，并且不能与宏作用。

但是，如果您想尝试一下，就可以使用array<T, size> data简化作业并为自然名称创建功能：

inline T x() const { return data[0]; }

等等。现在事情变得非常棘手，因为例如，z()功能仅适用于3和4的向量。使用模板Black Magic和Sfinae应该使其成为可能，但是我不知道是否值得。有关完整的说明，请参见Vittorio Romeo网站。