在模板中将Tuple转换为Struct

Question

我正在学习OpenGL作为练习，并希望为它提供自己的数学库，以便使用c++ 11模板进行舒适的编程。这个问题的解决方案不应该调用运行时多态性。

基本的想法是我想要这样的东西(注意，这显然不是有效的c++代码):

template<class T, int n> //element type is T, size is n
class Vector {
    T v1, v2, ... , vn;
public:
    Vector(T v1, ... , T vn);
    ~Vector() noexcept;
    ...
    // more constructors and stuff here.
}
template<T, n>
Vector<T, n> operator +(Vector<T, n> lhs, Vector<T, n> rhs);
...
// more math functions and operators here...

问题是，当它们作为数组传递给OpenGL函数时，我想将这些向量透明地转换为常规的C结构体。例如，对于n == 3，我想将Vector<T, 3>转换为如下形式:

template<class T>
struct Vec3 {
    T v1, v2, v3;
}

这样我就可以调用

Vector<float, 3> vertices[1];
vertices[0] = Vector<float, 3>(1.0f, 1.0f, 1.0f);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

并让它正常工作，就像我使用了Vec3<float>的数组一样。我希望n == 2, n == 3和n == 4也有这种行为。我不想编写3个类，并为每个类实现数学运算符。

我第一次尝试使用SFINAE和强制转换操作符:operator T() .

// Inside Vector's declaration...
public:
    operator typename std::enable_if<n == 3, Vec3<T>>::type();

这可能只适用于n == 3，但我还需要:

    operator typename std::enable_if<n == 2, Vec2<T>>::type();
    operator typename std::enable_if<n == 4, Vec4<T>>::type();

和g++抱怨enable_if没有::type类型定义为2和4，当我实例化一个Vector<float, 3>。

在这一点上，我使用std::array<T, n>来保存我的值，但我意识到这并没有真正工作。这是否意味着我的值实际上不在类中，并在其他地方举行，因此传递类的数组就像传递std::array<T, n>的数组，而不是Vec3<T>的数组?

我目前感兴趣的领域是使用std::tuple<class... Types>，因为它们直接将值存储在类中。这个想法有几个问题:

1. 我想限制元组的类型只有一种类型，所以我的向量是同质的。
2. 我希望能够获得元组的大小，而无需将其存储在我的类中。
3. 我仍然需要实现operator Vec3<T>()和朋友。
4. 我不知道是否sizeof(tuple<float, float, float>) == sizeof(Vec3<float>)，或者任何关于内存布局的保证，允许我安全地(说)将tuple<float, float, float>转换为Vec3<float>。我听说c++的stdlib在类中以相反的顺序存储元组值，例如。

Answer 1

std::array<T, n>保证是T[n]的零开销包装器，所以你可以简单地将其存储在你的类中，并确保没有填充，这可能会扰乱OpenGL调用。