article/Partial-specialization-of-member-methods

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2009-08-27

C++ でメンバ関数を部分特殊化しようとすると（例えばテンプレートクラスのテンプレートメンバ関数を，ある特定の型について特殊化する），コンパイルエラーとなる．gcc なら "error: invalid use of incomplete type" だとか， "error: enclosing class templates are not explicitly specialized" などのエラーが発生する．しかし，現実には，部分特殊化したいことも多い．そこで，やや強引な解決策を実装してみた．

問題提起 †

template <typename T1, typename T2>
struct TTest
{
  T1 ex()
    {
      ...
    }
};
template <>
void TTest<void, void>::ex()  // OK
{
  ...
}

これは，メンバ関数 TTest::ex を T1=void, T2=void について（完全に）特殊化している例で，ちゃんとコンパイルできる．これに対し，

template <typename T1, typename T2>
struct TTest
{
  T1 ex()
    {
      ...
    }
};
template <typename T2>
void TTest<void, T2>::ex()  // NG
{
  ...
}

このように，メンバ関数 TTest::ex を T1=void のみについて部分特殊化すると（i.e. T2 についてはテンプレートのまま），コンパイルエラーとなる． gcc の場合， "error: invalid use of incomplete type 'struct TTest<void, T2>'" というエラーだ．

↑

解決 †

クラス TTest 内にテンプレート関数オブジェクトを作る．部分特殊化したい関数の代わりに，このテンプレート関数オブジェクトを特殊化しておき，部分特殊化したい関数からは，このテンプレート関数オブジェクトを呼び出す．ただし，テンプレート関数オブジェクトの完全な特殊化を C++ は許していないから，ダミーテンプレート引数を設けることで対処する．以上をまとめると，

template <typename T1, typename T2>
struct TTest
{
  T1 ex()
    {
      // 特殊化したい関数からは，関数オブジェクト dummy_ex を呼び出す
      return dummy_ex<T1>()();
    }

  // 通常の型 T1 に対する実装：
  template <typename TX, typename dummy_type=void>
  struct dummy_ex
    {
      TX operator()()
        {
          ...
        }
    };
  // dummy_ex を void について特殊化し， T1==void に対して実装する：
  template <typename TX>
  struct dummy_ex <void, TX>
    {
      void operator()()
        {
          ...
        }
    };
};

ダミーテンプレート引数 dummy_type を持たせない場合， dummy_ex の特殊化は完全な特殊化になってしまい，"error: explicit specialization in non-namespace scope 'struct TTest<T1, T2>'" などというエラーを吐く．

クラス外部で実装する場合は，

template <typename T1, typename T2>
struct TTest
{
  T1 ex()
    {
      return dummy_ex<T1>()();
    }

  template <typename TX, typename dummy_type=void>
  struct dummy_ex;
};

// 通常の型 T1 に対する実装：
template <typename T1, typename T2>
template <typename TX, typename dummy_type>
struct TTest<T1,T2>::dummy_ex
{
  TX operator()()
    {
      ...
    }
};

// dummy_ex を void について特殊化し， T1==void に対して実装する：
template <typename T1, typename T2>
template <typename TX>
struct TTest<T1,T2>::dummy_ex< void, TX >
{
  void operator()()
    {
      ...
    }
};

のように書けばよい．この場合も， dummy_type を除去すると，"error: enclosing class templates are not explicitly specialized" というエラーが発生し，コンパイルできない．

↑

少し脱線：参照型，ポインタ型への特殊化 †

dummy_ex を TX& とか TX* に特殊化する場合，部分特殊化となるため dummy_type は不要となる．例えばポインタ型への特殊化は，

template <typename T1, typename T2>
struct TTest
{
  T1 ex()
    {
      return dummy_ex<T1>()();
    }

  template <typename TX>
  struct dummy_ex
    {
      TX operator()()
        {
          ...
        }
    };
  // ポインタ型に対する部分特殊化
  template <typename TX>
  struct dummy_ex<TX*>
    {
      TX* operator()()
        {
          ...
        }
    };
};

のような感じになる．

↑

サンプル †

簡単なサンプルコードをひとつ．

#include <iostream>
using namespace std;

template <typename T1, typename T2>
struct TTest
{
  T1 ex()
    {
      return dummy_ex<T1>()();
    }

  template <typename TX, typename dummy_type=void>
  struct dummy_ex
    {
      TX operator()()
        {
          TX tmp(1);
          cout<<"default member function"<<endl;
          return tmp;
        }
    };
  template <typename TX>
  struct dummy_ex< void, TX >
    {
      void operator()()
        {
          cout<<"member function specialized to void"<<endl;
          return;
        }
    };
};

int main(int argc, char**argv)
{
  TTest<int,int> test1;
  TTest<void,int> test2;
  test1.ex();
  test2.ex();
  return 0;
}

g++ に "-ansi -pedantic -Wall" （厳格なANSI準拠モード）などをつけてコンパイルした．

↑

Partial specialization of member methods

メンバ関数の部分特殊化がしたい

問題提起 †

解決 †

少し脱線：参照型，ポインタ型への特殊化 †

サンプル †

関連サイト †

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メンバ関数の部分特殊化がしたい

問題提起 †

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少し脱線： 参照型，ポインタ型への特殊化 †

サンプル †

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