如何使用模板递归检查硬编码 int 数组是否在编译时排序？答案

【问题标题】：how to check if hardcode int array is sorted at compile time using template recursion?如何使用模板递归检查硬编码 int 数组是否在编译时排序？
【发布时间】：2016-04-24 08:39:13
【问题描述】：

我想创建一个包含硬编码元素L（例如：1,2,3,3）的数组的程序，并使用模板变量参数来检查元素是否已排序，如果未排序，它将失败在 static_assert 处编译，但现在程序根本无法编译：

#include <stdio.h>
#include <vector>
template<int first,int second,int... args>
struct s{
    enum{e=first<=second && s<second,args...>::e};
};

template<int first,int second>
struct s{
    enum{e=first<=second};
};
#define L 1,2,3,3
//static_assert(s<L>::e!=0,"");
int a[]={L};
int main(){
    printf("%d\n",s<L>::e);
    return 0;
}

编译错误说：

abc.cpp:5:29: error: too few template arguments for class template 's'
    enum{e=first<=second && s<second,args...>::e};
                        ^
abc.cpp:5:29: note: in instantiation of template class 's<3, 3>' requested here
    enum{e=first<=second && s<second,args...>::e};
                        ^
abc.cpp:5:29: note: in instantiation of template class 's<2, 3, 3>' requested here
    enum{e=first<=second && s<second,args...>::e};
                        ^
abc.cpp:16:19: note: in instantiation of template class 's<1, 2, 3, 3>' requested here
    printf("%d\n",s<L>::e);
              ^
abc.cpp:4:8: note: template is declared here
    struct s{

是什么原因？它只是模板中的语法错误吗？或者这个想法是不可能的？如果不可能，有没有其他方法可以在编译时检查数组是否排序？

【问题讨论】：

Consexpr 函数应该简单得多。
g++和clang++都给我一个关于模板“重新声明”的错误，这是一个重要的错误。

标签： c++ arrays sorting templates compile-time

【解决方案1】：

您需要部分模板特化。

template<int... Args>
struct IsSorted {
    static constexpr bool value = true;
};

template<int A, int B, int... Args>
struct IsSorted<A, B, Args...> {
    static constexpr bool value = A <= B && IsSorted<B, Args...>::value;
};

int main() {
    static_assert(IsSorted<>::value, "");
    static_assert(IsSorted<1>::value, "");
    static_assert(IsSorted<1, 2>::value, "");
    static_assert(!IsSorted<2, 1>::value, "");
    static_assert(IsSorted<1, 2, 3>::value, "");
    static_assert(!IsSorted<1, 3, 2>::value, "");
}

【讨论】：

【解决方案2】：

部分模板特化的语法错误

#include <stdio.h>
#include <vector>
template<int first,int second,int... args>
struct s{
    enum{e=first<=second && s<second,args...>::e};
};

template<int first,int second>
struct s<first, second>{ // <----- <first, second> here
    enum{e=first<=second};
};

#define L 1,2,3,3
#define L2 1,2,4,3
//static_assert(s<L>::e!=0,"");
int a[]={L};
int main(){
    printf("%d\n",s<L>::e);
    printf("%d\n",s<L2>::e);
    return 0;
}

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【讨论】：

【解决方案3】：

您正在尝试使用partial template specialization。这允许为一个类模板进行多个定义。

但即使使用此功能，您也只需创建一个类型声明。声明是这样的：

template<int... I>
struct s;

您甚至可以将其与定义结合起来：

template<int... I>
struct s {};

在s 的声明之后，您可以添加其他定义。但不允许添加与第一个不同的声明。要添加定义（而不是声明），您必须将模板参数添加到类型的名称中。请注意以下定义中名称后面的<10>。该定义仅用于s<10>类型：

template<>
struct s<10> {};

您还可以使用更通用的定义。以下定义仅用于s<x>，其中 x 是某个整数。它不会用于具有多个模板参数的类型。

template<int I>
struct s<I> {}

我会以这种方式使用 C++11 实现您的 s：

template<int... args>
struct s {
    static constexpr bool value() {return true;}
};

template<int first, int second, int... args>
struct s<first, second, args...> {
    static constexpr bool value() {return first <= second && s<second,args...>::value();};
};

【讨论】：

【解决方案4】：

您不需要为此制定详细的解决方案。首先你需要定义正确的 is_sorted 因为在 C++20 之前 is_sorted 不是 constexpr 然后使用它。

#define L1 1,2,3,3
#define L2 1,2,1,3

template<typename T>
constexpr bool c_is_sorted(const std::initializer_list<T>& il){
    for(auto it= il.begin(); it!=il.end()-1;it++){
        if (*(it+1)<*it) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

int main(){
    static_assert(c_is_sorted({L1}));
    static_assert(!c_is_sorted({L2}));
}

【讨论】：