为一组类型专门化许多模板

Question

如何为各种标量值专门化许多模板？ （如int、float、size_t、uint32_t，以及stdint标头中定义的类型）？

我可以避免为每种类型专门设置每个模板吗？ 如果可能，我不想使用 boost 或其他非标准库。

template specialization for a set of types有一些解决方案：

1. 用多个函数替换每个模板。每个标量类型一个函数。 （但是有很多模板。那就意味着要编写很多函数。）

2. 如果模板采用非标量类型，则失败。 （但我也想为数组类型编写模板。这意味着我需要更改函数的名称。一组用于标量-标量计算的函数名。另一组用于标量-矩阵计算。另一组用于矩阵-矩阵计算。如果我试图重载运算符，我想这将不起作用。）

3. Nawaz 的元编程解决方案。对于这种情况，与解决方案 2 中的问题相同。

4. 为每个标量类型专门化一个通用模板。例如写inline long getRatio<long>、inline long getRatio<float>等。可以工作，但需要对许多模板这样做。

再次感谢。

示例 （这使用了Andrew的解决方案。适用于旧的std库。仍然需要c++11。用intel icc -std=c++11编译）：

#define STD_POORMAN stdpoor
namespace stdpoor{
    template<bool B, class T = void>
    struct enable_if_t {}; 
    template<class T>
    struct enable_if_t<true, T> { typedef T type; };

    template<class T, T v>
    struct integral_constant {
        static constexpr T value = v;
        typedef T value_type;
        typedef integral_constant type;
        constexpr operator value_type() const {
            noexcept return value;
        }
        constexpr value_type operator()() const {
            noexcept return value;
        }
    };

    typedef integral_constant<bool,true> true_type;
    typedef integral_constant<bool,false> false_type;
}
template <typename T>
class SimpleArray;

template <typename T>
struct is_ndscalar : STD_POORMAN::false_type {};
// Specialisations for supported scalar types:
template <> struct is_ndscalar<int> : STD_POORMAN::true_type {};
template <> struct is_ndscalar<float> : STD_POORMAN::true_type {};
template <> struct is_ndscalar<double> : STD_POORMAN::true_type {};
template <> struct is_ndscalar<long> : STD_POORMAN::true_type {};
template <> struct is_ndscalar<long long> : STD_POORMAN::true_type {};



template <typename T>
class SimpleArray{
    public:
        T* ar_data; //pointer to data
        int size; //#elements in the array
        SimpleArray(T* in_ar_data, int in_size){
            ar_data = in_ar_data;
            size = in_size;
        };

        template <typename T>
        void operator+=(const SimpleArray<T>& B){
            //array-array +=
            int i;
            for(i = 0; i < size; ++i){
                ar_data[i] += B.ar_data[i];
            }
        }

        template <typename T>
        STD_POORMAN::enable_if_t<is_ndscalar<T>::value, void>
        operator+=(const T b){
            //array-scalar +=
            int i;
            for(i = 0; i < size; ++i){
                ar_data[i] += b;
            }
        }
};

int main(void){
    int base_array[10];
    SimpleArray<int> A(base_array, 10);
    A += A;
    A += 3; 
}

Answer 1

根据 cmets 中关于该问题的讨论，将其浓缩为一个较小的示例，您有一个类型 Matrix<T>，并且您希望实现，例如，operator+=。此运算符的行为取决于操作数是标量还是其他矩阵。

因此，您希望提供两个专业；一种用于矩阵标量运算，一种用于矩阵矩阵运算。在这些范围内，您希望接受任何有效的标量类型或任何有效的矩阵类型。

这是type traits 和SFINAE 使用std::enable_if 的经典用例。定义一个特征is_scalar：

// Base template:
template <typename T>
struct is_scalar : std::false_type {};

// Specialisations for supported scalar types:
template <> struct is_scalar<int> : std::true_type {};
template <> struct is_scalar<float> : std::true_type {};
template <> struct is_scalar<double> : std::true_type {};
// etc.

还有一个特质is_matrix：

// Base template:
template <typename T>
struct is_matrix : std::false_type {};

// Specialisations:
template<typename T>
struct is_matrix<Matrix<T>> : std::true_type {};
// and possibly others...

您的运算符将成为以下形式的（成员）函数模板：

template <typename T>
std::enable_if_t<is_scalar<T>::value, Matrix&> operator+=(const T& rhs) {
  // Implementation for addition of scalar to matrix
}

template <typename T>
std::enable_if_t<is_matrix<T>::value, Matrix&> operator+=(const T& rhs) {
  // Implementation for addition of matrix to matrix
}

请注意，标准库已经为您提供了is_scalar！剩下的就是让您为您支持的任何矩阵类型定义is_matrix 特化。

Answer 2

如果您尝试仅为某些类型实现此模板，您可以在 .cpp 文件中声明它们，类似于：Why can templates only be implemented in the header file?

如果您想在此模板中允许任何内容，但明确声明某些类型，此链接可能会有所帮助：http://en.cppreference.com/w/cpp/language/template_specialization