推导非类型模板参数答案

【问题标题】：Deduce non-type template parameter推导非类型模板参数
【发布时间】：2012-01-12 14:57:36
【问题描述】：

是否可以从模板函数参数中推导出非类型模板参数？

考虑这个简单的模板：

template <int N> constexpr int factorial()
{
        return N * factorial<N - 1>();
}

template <> constexpr int factorial<0>()
{
        return 1;
}

template <> constexpr int factorial<1>()
{
        return 1;
}

我希望能够更改 factorial 以便我可以这样称呼它：

factorial(5);

并让编译器在编译时计算出 N 的值。这可能吗？也许添加了一些花哨的 C++11？

【问题讨论】：

您为什么要这样做？ factorial 函数不接受任何参数。 factorial(5) 比正确的 factorial<5>() 有什么好处？
@CodyGray：我认为这个想法是创建一个通用的factorial 函数，如果它给出了一个编译时已知的表达式，则能够在编译时计算结果，但也能够计算如果输入是普通变量，则在运行时。
@Matteo：据我所知，由于表达式被声明为constexpr，因此在运行时没有计算任何内容。无论如何，我不明白为什么使用标准语法传递“普通变量”而不是 5 会有任何问题。这里的问题是“我怎样才能避免输入尖括号”，我不明白动机。
我想避免更改大量代码。另外，我发现它更惯用，但这是我可以轻松传递的东西；）
@CodyGray: constexpr 就像@Matteo 所说的那样工作：如果constexpr 函数调用中的所有参数都是编译时常量，则调用将在编译时进行评估，否则，它会被执行在运行时像任何其他函数一样。

标签： c++ c++11 templates template-argument-deduction

【解决方案1】：

我相信您当前的代码通常如下编写：

constexpr factorial (int n)
{
    return n > 0 ? n * factorial( n - 1 ) : 1;
}

如果你用一个常量表达式来调用它，比如factorial(5)，那么所有的编译器魔法都会发挥作用。但是如果你这样做int a = 3; factorial(a)，那么我认为它会依赖于一个传统的函数——即它不会建立一个预先计算的答案的查找表。

一般来说，如果可以的话，你应该将每个函数和构造函数标记为constexpr。你什么都不会丢失，编译器会在必要时将其视为普通函数。

【讨论】：

我不知道 constexpr 像这样选择退出。可悲的是，代码只是一个示例，我需要在实际函数中使用一个固定大小的数组，所以我需要一个以数组大小作为参数的模板。
也许在编译时构建一个指向模板化函数的函数指针数组，并在运行时查找它们？ factorial[3](.. other args ..)
@pezcode：将阶乘更改为调用模板代码的宏，Aaron：你最好构建一个结果数组
@MooingDuck，是的，但请参阅 pezcode 对此答案的评论 - 我认为真正的应用程序比这更复杂。我的印象是一些 args 是这些模板化整数，而它们也可能是其他参数。
如果您可以将每个函数和构造函数标记为 constexpr 而不会产生任何负面影响，那么它（再次）提出了一个问题，即为什么这不是 C++11 编译器的默认值...我猜猜这又是神圣的向后兼容问题。

【解决方案2】：

不可能，除非你有时光机。

函数的参数在运行时处理。是的，在 your 的情况下，它是一个字面常量，但这是一种特殊情况。

在函数定义中，参数types在编译时是固定的（因此可以用来推导模板参数），但参数values只固定在运行时。

为什么需要这个？是为了不用输入<>'s 吗？

【讨论】：

差不多，我有一个庞大的代码库，其中调用了几个我重写为模板的函数。替换名称是微不足道的，但将所有 f(2, 3, "abc", true) 转换为 f<2, 3, true>("abc") 有点棘手。
用宏将f(2, 3, "abc", true) 转换成f_impl<2, 3, true>("abc") 怎么样？

【解决方案3】：

我认为你做不到；唯一可以做到这一点的方法是使用 constexpr 函数参数，然后将其作为 template 参数传递给 factorial 的模板版本，但不允许使用 constexpr 函数参数。

【讨论】：

【解决方案4】：

不，你不能那样做。模板参数只能从函数参数的类型推导出来，不能从值推导出来，一般在编译时是不知道的。

当然，您可以将factorial 重写为非模板constexpr 函数；如果参数是已知的，那么它将在编译时进行评估。

【讨论】：

【解决方案5】：

不，这是不可能的，除非你想创建一个巨大的 switch 语句：

int getFactorial( const int v )
{
  switch ( v )
  {
    case 1 : return factorial<1>();
    case 2 : return factorial<2>();
    //etc
    default:
       ;
  }
  return 0;
}

【讨论】：

【解决方案6】：

使用邪恶的宏：

#define factorial(X) factorial<X>()

【讨论】：

【解决方案7】：

此类问题的一种可能的解决方法是使用一些struct，如下所示：

template <int X>
struct constant {
    operator int () { return X; }
};

然后我们可以像这样在constant<X> 上重载：

template <int X>
void f (constant<X>)

在编译时和运行时重载 f (int) 时使用 X 的值。烦人的部分是它需要在调用站点上进行一些纪律，因为每个文字常量都必须包装为constant<X> {}（使用宏或类似的东西）。

【讨论】：