C++中如何简化仅结构体成员变量不同的相似函数实现？

定义了如下枚举类和结构体：

enum class ETerrainType : uint16_t {/*Enum types here*/};
enum class EBuildingType : uint16_t {/*Enum types here*/};
enum class EDecorationType : uint16_t {/*Enum types here*/};

struct Tile
{
    ETerrainType TerrainType;
    EBuildingType BuildingType;
    EDecorationType DecorationType;
};

注意：该结构体的所有成员变量均具有相同的底层类型（uint16_t）。

现有一个Tile容器std::vector<Tile> Tiles;，并为每个成员变量编写了重复的循环函数：

void TerrainTypeFunc()
{
    for (Tile& tile : Tiles)
    {
        DoSomething(static_cast<uint16_t>(tile.TerrainType));
    }
}

void BuildingTypeFunc()
{
    for (Tile& tile : Tiles)
    {
        DoSomething(static_cast<uint16_t>(tile.BuildingType));
    }
}

void DecorationTypeFunc()
{
    for (Tile& tile : Tiles)
    {
        DoSomething(static_cast<uint16_t>(tile.DecorationType));
    }
}

认为仅因访问成员不同就重复定义函数属于不良实践，同时排除了以下方案：

• 将成员存储为uint16_t数组：无法利用结构体打包优化，且可读性差
• 通过内存偏移访问成员：依赖内存对齐，属于不良实践且可读性差
• 运行时分支判断：会产生额外运行时开销

需求：如何用更少的代码定义这三个函数，且不产生额外运行时开销？优先考虑模板实现，其次考虑宏实现。

模板实现（推荐） #

利用编译期成员指针作为模板参数，可以在不损失性能的前提下实现代码复用，同时保持类型安全。编译器会为每个模板实例生成独立的代码，效果与手写三个函数完全一致，无任何运行时开销。

代码示例：

// 通用模板函数，模板参数为Tile的成员指针
template <auto MemberPtr>
void ProcessTileMember()
{
    for (Tile& tile : Tiles)
    {
        auto& targetMember = tile.*MemberPtr;
        DoSomething(static_cast<uint16_t>(targetMember));
    }
}

// 实例化三个具体函数
void TerrainTypeFunc() { ProcessTileMember<&Tile::TerrainType>(); }
void BuildingTypeFunc() { ProcessTileMember<&Tile::BuildingType>(); }
void DecorationTypeFunc() { ProcessTileMember<&Tile::DecorationType>(); }

宏实现（备选） #

宏可以在预处理阶段展开为重复代码，同样不会产生运行时开销，但缺乏类型检查，使用时需确保成员名称正确。

代码示例：

// 定义宏用于生成处理函数
#define DEFINE_TILE_PROCESS_FUNC(FUNC_NAME, MEMBER_NAME) \
void FUNC_NAME() \
{ \
    for (Tile& tile : Tiles) \
    { \
        DoSomething(static_cast<uint16_t>(tile.MEMBER_NAME)); \
    } \
}

// 生成三个目标函数
DEFINE_TILE_PROCESS_FUNC(TerrainTypeFunc, TerrainType)
DEFINE_TILE_PROCESS_FUNC(BuildingTypeFunc, BuildingType)
DEFINE_TILE_PROCESS_FUNC(DecorationTypeFunc, DecorationType)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者0liveradam8