如何实现存储不同尺寸std::array对象的std::vector容器

问题原因 #

你遇到的是编译期错误，并非运行时错误：基类GenericArray本身未声明data成员，也没有提供访问数组数据的通用接口，直接通过基类指针访问派生类专属成员不符合C++语法规则，因此编译阶段就会触发class GenericArray has no member named 'data'的报错。

解决方案 #

基于你现有的继承实现思路，只需要给基类补充通用的虚访问接口，派生类实现对应接口即可正常访问数据，同时优化内存管理避免泄漏，修改后完整代码如下：

#include <array>
#include <cassert>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>

template<std::size_t N>
using arr_t = std::array<unsigned char, N>;

class GenericArray
{
public:
    // 基类析构必须为虚函数，避免派生类资源泄漏
    virtual ~GenericArray() = default;
    // 声明纯虚接口：获取数据指针、数组长度
    virtual unsigned char* data() = 0;
    virtual const unsigned char* data() const = 0;
    virtual std::size_t size() const = 0;
};

template<std::size_t N>
class MyArray : public GenericArray
{
public:
    arr_t<N> m_data;

    MyArray(const arr_t<N>& data): m_data(data) {}

    // 实现基类纯虚接口
    unsigned char* data() override {
        return m_data.data();
    }
    const unsigned char* data() const override {
        return m_data.data();
    }
    std::size_t size() const override {
        return N;
    }
};

int main(void)
{
    // 用智能指针自动管理对象生命周期，无需手动释放
    std::vector<std::unique_ptr<GenericArray>> vs;

    vs.emplace_back(std::make_unique<MyArray<2>>(arr_t<2>{ 'a', 'b' }));
    vs.emplace_back(std::make_unique<MyArray<4>>(arr_t<4>{ 'A', 'B', 'C', 'D' }));

    assert(vs.size() == 2);

    // 遍历访问第一个数组的所有元素
    for (std::size_t i = 0; i < vs[0]->size(); ++i) {
        std::cout << vs[0]->data()[i] << "\n";
    }

    return 0;
}

补充说明 #

如果可以提前枚举所有可能用到的N值，也可以不用继承方案，改用std::variant<MyArray<2>, MyArray<4>, ...>存储不同大小的数组，通过std::visit访问数据即可，不需要用到虚函数。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Alexandru Dinu