我基本上是尝试编写自己的游戏引擎来进行练习和个人使用(我知道,这几乎是不可能的任务,但是正如我所说,这主要是为了学习新事物)。
目前,我正在使用我的数学库(主要是矢量和矩阵),但遇到了一个有趣的但主要是美学问题。
template <uint8 size>
struct TVector {
float elements[size];
};
现在,我希望能够使用所需的浮点数作为参数来构造结构:
TVector<3> vec0(1.0f, 2.5f, -4.0f);
TVector<2> vec1(3.0f, -2.0f);
TVector<3> vec2(2.0f, 2.2f); // Error: arg missing
TVector<2> vec3(1.0f, 2.0f, 3.0f) // Error: too many args
由于数组的大小是由template参数指定的,因此我很难为该结构声明合适的构造函数。我的最终目标将是这样的:
// This is pseudo-ideal-code
TVector(size * (float value)); // Create a constructor with number of size
// parameters, which are all floats
当然,这是非逻辑语法,但是我以这种方式获得的最接近的东西是C ++ 17 fold表达式:
template<typename... Args>
TVector(Args... values) {
static_assert(sizeof...(values) <= size, "Too many args");
uint8 i = 0;
(... , void(elements[i++] = values));
}
从填充数组的角度来看,它工作得很好,并且(我想)没有太多的开销,但是对于使用此结构的程序员来说,它也容易出错,因为它无法直接表明构造函数要使用多少个参数。
此外,它没有指定参数的类型,这是我最大的问题。
假设具有以下结构,该结构使用TVector结构:
template <const uint8 rows, const uint8 columns>
struct TMatrix {
// elements[-columns-][-rows-];
TVector<rows> elements[columns];
}
鉴于构造函数类似于矢量结构的fold表达式,我希望能够使用相应大小的矢量或大括号初始化来构造矩阵。
聚合初始化不起作用。
TVector<2> vec(1.0f, 3.0f);
TMatrix<2, 2> mat0(vec, vec); // Works
TMatrix<2, 2> mat1(vec, {0.2f, -4.2f}); // Error
// Does not compile, because the Type is not clear
直到编译时给定错误的参数(例如,向量大小不正确的向量,都不适合矩阵的列)时,它才会显示错误。
错误的根源并不总是很清楚。
有没有办法限制折叠表达式的类型,最终根本不使用模板并解决上面给出的3个问题?
我想像这样:
TVector(float... values) {
// Maybe even specify the size of the pack with the size given in the struct template
uint8 i = 0;
(... , void(elements[i++] = values));
}
和:
TMatrix(const TVector<rows>&... values) {
uint8 i = 0;
(..., void(elements[i++] = values));
}
当然,我在这里非常挑剔,这主要是一个美学问题,但是我认为这是一个重要的设计决策,可以真正提高代码的可用性。
感谢您阅读本文并在这里帮助我解决第一个问题:)
因此,在深入研究模板元编程并进行了一些尝试之后,我遇到了一些解决方案(所有解决方案都有其自身的小问题)。
优点:
易于实现:
// Constructors:
TVector(std::initalizer_list<float> values);
TMatrix(std::initalizer_list<TVector<rows>> values);
大括号初始化:
TVector<3> vec { 1.0f, 0.0f, 2.0f };
TMatrix<3, 3> mat { vec, { 3.0f, 4.0f, 1.0f }, vec };
缺点:
优点:
易于实现:
// Constructors:
TVector(std::array<float, size>&& values);
TMatrix(std::aray<TVector<rows>, columns>&& values);
如果数组中的对象可移动,则可移动
缺点:
大括号初始化非常丑陋
TVector<3> vec { { 1.0f, 0.0f, 2.0f } };
TMatrix<3, 3> mat { vec, TVector<3>{ { 3.0f, 4.0f, 1.0f } }, vec };
优点:
使用统一初始化
TVector<3> vec { 1.0f, 0.0f, 2.0f };
TMatrix<3, 3> mat { vec, TVector<3>{ 3.0f, 4.0f, 1.0f }, vec };
缺点:
不指定类型就不允许嵌套花括号(据我所知)
// Constructors:
template<typename... Args, std::enable_if_t<
is_pack_convertible<float, Args...>::value &&
is_pack_size_of<columns, Args...>::value, bool> = false >
TVector(std::array<float, size>&& values);
template<typename... Args, std::enable_if_t<
is_pack_convertible<Vector<rows>, Args...>::value &&
is_pack_size_of<columns, Args...>::value, bool> = false >
TMatrix(std::aray<TVector<rows>, columns>&& values);
// Declaration - checks if all types of a pack are convertible to one type
template <typename To, typename... Pack> struct is_pack_convertible;
// End of pack case
template <typename To> struct is_pack_convertible<To> : std::true_type {};
// Recursive bool &&
template <typename To, typename From, typename... Pack>
struct is_pack_convertible<To, From, Pack...> {
static constexpr bool value = std::is_convertible<From, To>::value
&& is_pack_convertible<To, Pack...>::value;
};
// Declaration - checks if the pack is equal to a certain size
template <size_t size, typename... Pack> struct is_pack_size_of;
// End of pack: size is equal
template <> struct is_pack_size_of<0> : std::true_type {};
// End of pack: size is not equal
template <size_t remainder> struct is_pack_size_of<remainder> : std::false_type {};
// Count down size for every element in pack
template <size_t size, typename Arg, typename... Pack>
struct is_pack_size_of<size, Arg, Pack...> {
static constexpr bool value = is_pack_size_of<size - 1, Pack...>::value;
};
我希望这对其他人有帮助,并在初始化泛型类时简要介绍这些选项。
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