c++ - 避免通过私有(private)构造函数通过操作间接实例化

我正在尝试创建一个类，该类的对象必须包含对其值表示的简短描述(“名称”)。因此，唯一的公共(public)构造函数应采用字符串作为参数。

但是，对于这些操作，我需要创建临时(无相关名称)对象以计算要分配给已存在的对象的值。为此，我实现了一个私有(private)构造函数，不应直接或间接地使用它来实例化一个新对象-这些临时对象仅应通过operator =分配给一个已经存在的对象，该操作符仅复制值而不是名称和值(value)。

问题来自“自动”的使用。如果新变量声明如下:

auto newObj = obj + obj;

编译器推断出operator +的返回类型，并将其结果直接分配给newObj。这将导致对象名称不相关，因此无法实例化。

同样，从某些函数中推断出已经存在的对象的类型仍然应该是可能的，例如:

auto newObj = obj.makeNewObjWithSameTypeButOtherName("Other name");

遵循说明问题的代码:

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

template<class T>
class Sample
{
    public:
    Sample(const string&);

    Sample<T> makeNewObj(const string&);
    // Invalid constructors
    Sample();
    Sample(const Sample&);

    void operator=(const Sample&);
    void operator=(const T&);

    Sample<T> operator+(const Sample&) const;

    void show(void);

private:
// Private constructor used during operations
Sample(const T&);

T _value;
string _name;


};

template<class T>
Sample<T>::Sample(const string& name)
{
    this->_name = name;
    this->_value = 0;
}

template<class T>
Sample<T>::Sample(const T&value)
{
    this->_name = "Temporary variable";
    this->_value = value;
}

template<class T>
Sample<T>
Sample<T>::makeNewObj(const string& name)
{
    return Sample<T>(name);
}

template<class T>
void
Sample<T>::operator=(const Sample& si)
{
    this->_name = this->_name; // Make explicit: Never change the name
    this->_value = si._value;
}

template<class T>
void
Sample<T>::operator=(const T& value)
{
    this->_name = this->_name; // Make explicit: Never change the name
    this->_value = value;
}

template<class T>
Sample<T>
Sample<T>::operator+(const Sample& si) const
{
    // if any of the two values are invalid, throw some error
    return Sample<T>( this->_value + si._value );
}

template<class T>
void
Sample<T>::show(void)
{
    cout << _name << " = " << _value << endl;
}

int main()
{
    Sample<double> a("a"), b("b");
    a = 1; // Sample::operator=(const T&)
    b = 2.2; // Sample::operator=(const T&)
    a.show(); // Output: a = 1
    b.show(); // Output: b = 2.2

    auto c = a.makeNewObj("c"); // Should be possible
    c = a + b; // Sample::operator+(const Sample&) and Sample::operator=(const Sample&)
    c.show(); // Output: c = 3.2

//    Sample<double> d; // Compiler error as expected: undefined reference to `Sample::Sample()'
//    auto f = a; // Compiler error as expected: undefined reference to `Sample::Sample(Sample const&)'

    // This is what I want to avoid - should result in compiler error
    auto g = a+c; // No compiler error: uses the private constructor     Sample::Sample(const T&)
    g.show(); // Output: Temporary variable = 4.2  <-- !! Object with irrelevant name
}

最佳答案

与NathanOliver的答案有些相关，但也与之正交:

您在这里混合了不同的概念。从本质上讲，您具有NamedValue和Sample的概念，但是您正在尝试使由NamedValue上的算术形式形成的每个表达式也成为NamedValue。那是行不通的-表达式(根据您的语义)没有名称，因此它不应是NamedValue。因此，拥有NamedValue operator+(const NamedValue& other)没有意义。

Nathan的答案通过使附加内容返回T来解决此问题。那很简单。

但是，请注意，由于a + b必须具有类型，因此即使显示明显不正确的代码，也无法停止auto g = a + b的编译。询问Eigen或任何其他表达模板库。无论您如何选择operator+的返回类型，这都是正确的。因此，不幸的是，您的这个愿望无法实现。

尽管如此，我还是建议您不要使用普通的T作为返回类型，而应该使用另一个类，例如Unnamed<T>:

template<class T>
class Unnamed
{
public:
    explicit Unnamed(const T& value) : _value(value) {};

    Unnamed<T> operator+(const Unnamed<T>& rhs) const
    {
        return Unnamed<T>(_value + rhs._value);
    }

    friend Unnamed operator+(const Unnamed& lhs, const Sample<T>& rhs);
    friend Unnamed operator+(const Sample<T>& lhs, const Unnamed& rhs);

private:
    T _value;
};

这使您可以进行检查以及对每个操作进行检查(因为+中的中间(a + b) + (c + d)无法接受NamedValue，请参见上文)，而不是仅在转换回命名值时进行检查。

Demo here。

通过仅允许从Sample临时对象构造Unnamed，可以稍微提高编译时的安全性:https://godbolt.org/g/Lpz1m5

所有这些都可以比此处所描绘的更为优雅地完成。请注意，这确实是朝表达式模板的方向移动。