c++ - 如何改进自引用模板的实现？

Question

如何在给定的自引用模板实现中去掉抽象类？

我刚刚尝试实现一个跳表数据结构。 所以我想创建模板节点，这样我就可以为不同的节点类实例化下一个链接的类，以避免类转换。 发现了这些问题:

Self-referencing Template in Template Argument

How to properly declare a self-referencing template type?

但他们都没有解决方案。然后我根据两行继承制定了自己的解决方案。一个是“抽象”模板序列(用于 Next 参数传播)。另一种是实例化具体类。但是感觉可以改进它来处理没有冗余抽象模板(NodeAbstract、NodeWithKeyAbstract 等)的情况。经过几次自己的尝试，我想请你帮助我:

template <class Value, class Next >
class NodeAbstract
{
public:
    Value m_value;

    Next * next;

    NodeAbstract () : next(0) {}
    Next * getNext() {return next;}
};

template <class Value, class Key, class Next >
class NodeWithKeyAbstract : public NodeAbstract <Value, Next >
{
public:
    Key m_key;
};

template <class Value, class Key>
class NodeWithKey : public NodeWithKeyAbstract <Value, Key, NodeWithKey<Value,Key> >
{
};

template <class Value, class Key, int maxlevel, class Next>
class NodeSkipListAbstract : public NodeWithKeyAbstract<Value, Key, Next >
{
public:
    Next * nextjump[maxlevel-1];
};

template <class Value, class Key, int maxlevel>
class NodeSkipList : public NodeSkipListAbstract<Value, Key, maxlevel, NodeSkipList<Value, Key, maxlevel> >
{
};

Answer 1

如果我理解正确，你的问题基本上是不同的 maxlevel 值会产生不同的类，所以你不能使用一个数组来存储它们(如果我是，请纠正我错误)。

您不能完全摆脱抽象类 - 如果您想要将具有不同最大级别的节点作为不同的类(不同的模板特化)，您必须为它们提供一些共同点。

好消息是你可以摆脱 Curiously Recurring Template Pattern 相反 - 因为你使用指针你不必引用确切的实现类型(例如知道确切的模板特化)如果你抽象让你访问所有你需要的信息。您的代码也可以稍微简化。

考虑这段代码:

template <class Key, class Value>
class Node {
 public:
  virtual ~Node() = default;

  virtual std::size_t MaxLevel() const = 0;
  virtual Node* Skip(size_t level) const = 0;
  // add setter as well

  Key key;
  Value value;
};

template <class Key, class Value, std::size_t max_level>
class NodeImpl : public Node<Key, Value> {
 public:
  typedef Node<Key, Value> node_type;

  NodeImpl() : skips() {}

  size_t MaxLevel() const { return max_level; }
  node_type* Skip(std::size_t level) const {
    return level < max_level ? skips[level] : nullptr;
  }
  // add setter as well

 private:
  node_type* skips[max_level];
};

template <class Key, class Value>
class SkipList {
  public:
   typedef Node<Key, Value> node_type;

   node_type* head;
};

此处 Node 为您提供了“跳过”行为的抽象。 NodeImpl 将用于生成具有不同最大级别的 Node，但最终使用的实现对您来说是透明的 - 您将只使用 Node 的界面。同样在语法级别上，您将只使用 Node* 类型，因此实现的多样性不会成为问题。虚拟析构函数将确保 delete 释放所有内存，并且 key 和 value 将始终作为公共(public)字段访问。

这段代码当然可以改进。原始数组可以替换为 std::array。如果您决定使用 std::vector 并在构造函数中设置大小而不是数组(那么您将只有Node 和 SkipList)。作为奖励，创建新节点会更容易，因为现在您必须编写一些工厂，其中包含从 1 到某个值的所有 NodeImpl 的特化。此外，指针可以替换为一些智能指针以避免内存泄漏。