Consexpr、模板和数组大小

Question

我想将模板参数传递给函数调用，并将返回值用作数组的大小，即

constexpr int myPow(int a, int b){
  int result = 1;
  for(int i=0;i<b;i++)
    result *= a;
  return result;
}

template <int N>
class testClass{
public:
  testClass(){}
  int array[myPow(2,N)];
};

int main(){
  testClass<3> A;
  return 0;
}

编译器错误：

~ $ g++-4.6 test.cpp -std=gnu++0x
test.cpp: In function ‘constexpr int myPow(int, int)’:
test.cpp:6:1: error: body of constexpr function ‘constexpr int myPow(int, int)’ not a return-statement
test.cpp: At global scope:
test.cpp:12:23: error: array bound is not an integer constant before ‘]’ token

知道如何解决这个问题吗？

Answer 1

在 C++11 中，constexpr 函数只能包含 return 语句（有关详细信息，请参阅 here），因此您的 myPow 函数不符合 constexpr（因为它包含 @ 987654325@循环）。

您可以使用此元函数在编译时计算整数幂：

template <int N, typename Type> 
constexpr Type pow(const Type& x) 
{
    return (N > 1) ? (x*pow<(N-1)*(N > 1)>(x)) 
                   : ((N < 0) ? (static_cast<Type>(1)/pow<(-N)*(N < 0)>(x)) 
                              : ((N == 1) ? (x) 
                                          : (static_cast<Type>(1))));
}

如果你想计算2^N，你可以输入：

pow<N>(2)

注意 1：此元函数非常通用，也适用于负整数和浮点类型，因此您可以键入：pow<-3>(3.14)

注2：在模板中乘以N>1或N<0是为了阻止无限递归并在分支不相关时强制模板参数等于0。这可以通过模板特化来完成，但这里使用的技术允许编写单个函数。

Answer 2

在 C++11 中，constexpr 函数非常受限制，并且您的代码不符合这些限制（您不能声明变量、改变本地状态，也不能使用大多数形式的语句——包括循环） .但是，C++1y 消除了大部分限制，并且 Clang 3.3 在其 -std=c++1y 模式下接受您的原始代码示例。

如果你需要代码在 C++11 模式下工作，你可以重写它以避开constexpr 的限制：

constexpr int myPow(int a, int b) {
  return b ? a * myPow(a, b - 1) : 1;
}

Answer 3

编辑：转到 Richard Smith 的更聪明的答案。

根据您接受的答案，没有必要使用元函数， 将您的myPow 算法实现为constexpr-qualified 函数。

您可以默认指数参数 = 0，然后：

constexpr int myPow(int a, int b = 0){
    return b == 0 ? 1 : myPow(a,b - 1) * a;
}

如果您不喜欢默认该参数，那么您也可以 默认情况下，constexpr 辅助中的那个参数，其中myPow 只是 调用，例如

namespace impl {
    constexpr int myPow(int a, int b = 0){
        return b == 0 ? 1 : myPow(a,b - 1) * a;
    }
}
constexpr int myPow(int a, int b){
    return impl::myPow(a,b);
}

如果并且当您至少升级到 gcc 4.7.2 时，您将能够使用 -std=c++11 甚至将那个辅助隐藏在myPow 本身中，因为您将被允许 在 constexpr 函数的主体中定义类型：

constexpr int myPow(int a, int b){
    struct _1 {
        static constexpr int _2(int a, int b = 0) {
            return b == 0 ? 1 : _2(a,b - 1) * a;
        }
    };
    return _1::_2(a,b);
}

（虽然我认为严格来说这个纬度是 C++1y 的扩展）。

您可能想要调整文森特的高级算法，以便 它不再是N 中的元函数，但仍然是通用的 算术类型。