C++ 使用预处理器声明多个类似的类是一种良好的做法吗？

假设我想创建一个数学库。我需要在不同维度中操作向量，因此我希望每个维度有一个类（也称为

Vector2

，

Vector3

，

Vector4

）

到目前为止还不错。但这将导致严重的代码重复，因为

Vector3

主要是一个

Vector2

，在某些函数中使用了

z

属性

所以我有个主意。代码复制是机器的任务，而不是人类的任务，因此我可以写以下内容：

在Vector.hpp中：

#ifndef VECTOR_HPP
#define VECTOR_HPP

#define VECTOR_DIM 2
#include "_Vector.hpp"
#define VECTOR_DIM 3
#include "_Vector.hpp"
#define VECTOR_DIM 4
#include "_Vector.hpp"
#undef VECTOR_DIM

#endif

// This header was not protected from multiple inclusions on purpose

#define VECTOR_NAME Vector ## VECTOR_DIM

class VECTOR_NAME
{
public:
    // Some methods here ...

    float x;
    float y;
#if VECTOR_DIM >= 3
    float z;
#endif
#if VECTOR_DIM >= 4
    float w;
#endif
};

#undef VECTOR_NAME

在_Vector.hpp中：

#ifndef VECTOR_HPP
#define VECTOR_HPP

#define VECTOR_DIM 2
#include "_Vector.hpp"
#define VECTOR_DIM 3
#include "_Vector.hpp"
#define VECTOR_DIM 4
#include "_Vector.hpp"
#undef VECTOR_DIM

#endif

// This header was not protected from multiple inclusions on purpose

#define VECTOR_NAME Vector ## VECTOR_DIM

class VECTOR_NAME
{
public:
    // Some methods here ...

    float x;
    float y;
#if VECTOR_DIM >= 3
    float z;
#endif
#if VECTOR_DIM >= 4
    float w;
#endif
};

#undef VECTOR_NAME

---

这将大大简化任务，但这是一种好的做法吗？

鉴于您发布的代码，您可以轻松地用以下代码替换它，而不必使用预处理器技巧

template <int dim> struct Data;

template <> struct Data<2>
{
   float x;
   float y;
};

template <> struct Data<3> : Data<2>
{
   float z;
};

template <> struct Data<4> : Data<3>
{
   float w;
};

template <int dim> class Vector
{
   public:
      // Some methods here ...
      Data<dim> data;
};

模板结构数据；
模板结构数据
{
浮动x；
浮动y；
};
模板结构数据：数据
{
浮动z；
};
模板结构数据：数据
{
浮动w；
};
模板类向量
{
公众：
//这里有一些方法。。。
数据；
};

您可以轻松扩展

向量

和

数据

，以支持更多功能

不仅如此，您还可以在实例化

Vector

时防止

dim

的无效值，方法是确保

Data

仅为

dim

的预设有效值集定义

dim
功能上的相似性会导致代码中的重复？
考虑到帖子标题中的问题，“使用预处理器良好实践声明多个类似类吗？”首先，让我们看看是否应该消除重复。是的，您读对了-，这取决于副本的上下文

作为经验法则


巧合的复制应保留
应排除系统性的重复


请注意，“巧合”并不意味着“意外”。相反，偶然重复的代码通常会有意识地编写。关键的一点是，类似的功能没有一个基本的共同原则。因此，即使它们今天碰巧是相似的，它们能够独立进化也是很重要的

还要注意，“系统化”并不一定意味着你已经计划好了。这与“系统错误”中的“系统性”相同，即重复是由于潜在的共同原则造成的，无论是否有意识

载体
应用于你在问题描述中给出的例子，数学库中不同维度的向量类型，可以说很多重复都是系统类型的，应该消除。但在其他情况下，它可能不会如此清晰

如何消除不必要的重复？
我们可以使用的工具
如果它发生在编译时，您在C中的选项将受到限制。但是，你把这个问题标记为<强> C++ >强>一个，即使C和C++共享他们的预编译器，C++也有更多的功能：内联函数、实用型和最后但不是最少的模板类和模板函数。
已经很好地展示了如何将模板应用到您的案例中。更多的是可能的模板：在C++中，有一个完整的开发学科，叫做“模板元编程”。
与快速使用预处理器相比，使用模板解决方案要困难一些。那么，为什么要选择模板而不是预处理器宏和包含

想想你的（图书馆）用户
对于只供自己使用且不需要大量维护的代码来说，获得“有效”的东西可能就足够了。但是如果您正在编写一个库，那么当用户在使用该库时出现可检测到的错误时，他们会希望得到编译器的通知。作为推论，您需要知道，当以无错误编译的方式调用库时，它会执行一些有意义的操作。对于非平凡逻辑，要正确使用宏是非常困难的，因为您必须考虑以下几个问题：


保证类型安全
如果宏带有参数，那么这些参数还会是宏吗
如果宏采用参数，那么这些参数可以是函数调用还是方法调用？

如果这些功能有副作用呢？（您必须小心，即使宏可能多次使用函数的返回值，也不会多次调用函数。）

宏没有名称空间，因此必须通过名称前缀约定来避免冲突

虽然使用模板一开始可能很难获得有效的东西，但使用makros获得正确有效的东西要比使用makros容易得多。出于其他答案中提到的原因，我建议不要这样做（使用模板可能是更好的选择）。也就是说，在某些情况下，预处理器和宏可能会派上用场。我已经成功地使用了宏，在这种情况下，我知道类似于代码的类很小，不太可能更改（声明和实现）或被继承，并且使用模板实现会很难编写/理解，因此更容易出现错误。事实上，这段代码还没有被再次触动，工作顺利，我仍然认为宏是最好的选择

不过，根据问题中提供的信息，我觉得你没有这种情况。但是，使用任何对你有用的东西，特别是当它是一个个人项目时：如果它在将来咬到你，你就会学到一些东西