根据模板参数添加成员函数和成员变量答案

【问题标题】：Add member functions and member variables based on template argument根据模板参数添加成员函数和成员变量
【发布时间】：2023-03-23 05:18:01
【问题描述】：

我有一系列函数{f_n} 其中f_0 是连续的，f_1 是连续可微的，$f_{n} \in C^{n}[a,b]$ 等等。我有一个 C++ 类，它通过向量 v 上的查找表对 f_n 进行数值评估

template<int n, typename Real=double>
class f
{
public:
    f() { /* initialize v */ }

    Real operator()(Real x) { /* find appropriate index for x, and interpolate */}

private:
    std::vector<Real> v;
};

但是，如果f 是可微分的（n >= 1），我想添加一个成员函数：

template<int n, typename Real=double>
class f
{
public:
    f() { /* initialize v and dv */ }

    Real operator()(Real x) { /* find appropriate index for x, and interpolate on v */}

    Real prime(Real x) { /* find appropriate index for x, and interpolate on dv */}

private:
    std::vector<Real> v;
    std::vector<Real> dv;
};

我还想为 n >= 2 添加一个二阶导数成员，依此类推。这可以在一个班级中完成吗？（我可以接受 C++17 语法。）

【问题讨论】：

如何检查n 是否大于或等于1？这应该是非类型模板参数吗？
@GuillaumeRacicot：我的错，错字。应该是int n。
“这可以在一个班级中完成吗？” 嗯，不。每对模板参数都有一个不同的类。所以本质上不止一个类。您是指单个（模板）声明吗？

标签： c++ templates c++17 sfinae template-specialization

【解决方案1】：

对于每个n > 0，我们添加一个新成员函数，将该值作为从下一层继承的参数：

template<int n, typename Real=double>
class f
    : public f<n-1, Real>
{
public:
    f() { /* initialize dv */ }

    using f<n-1, Real>::prime;
    Real prime(Real x, integral_constant<int, n>) { 
        /* find appropriate index for x, and interpolate on dv */
    }

protected:
    std::vector<Real> dv;
};

基础版本添加operator():

template<typename Real=double>
class f<0, Real>
{
public:
    f() { /* initialize v */ }

    Real operator()(Real x) { /* find appropriate index for x, and interpolate */}
    Real prime(Real x) { return (*this)(x); }

protected:
    std::vector<Real> v;
};

这意味着一阶导数调用prime(x, integral_constant<int, 1>{})，二阶导数调用prime(x, integral_constant<int, 2>{})等

【讨论】：

【解决方案2】：

您可以简单地拥有一个模板成员函数和一个 static_assert 来确保您不会使用您的类不支持的派生类。例如：

template <int n, /* other stuff */>
class f
{
  /* Other stuff not shown */
  template <int p>
  Real prime(Real x)
  {
    static_assert(p <= n, "unsupported derivative");
    /* do whatever you need to to implement the pth derivative */
  }
};

因此，f 类型的对象将支持 prime() 但不支持 prime() 等。如果您不小心在 f 类型的对象上调用 prime，编译器会打电话给你的。是否要将 prime<0> 视为与 operator () 相同，或者更改您的 static_assert 以包含对 p > 0 的检查，由您决定。

【讨论】：