C++ 模板模糊实例化答案

【问题标题】：C++ template ambiguous instantiationC++ 模板模糊实例化
【发布时间】：2020-02-23 14:51:27
【问题描述】：

我正在尝试使用模板进行一些插值，但我收到“模版模版不明确”错误。这是代码

// interpolation rules
enum InterRule {trap, rect, trapSum};

// Rectangle rule
template <int n, int k, InterRule rule, class Expr> struct Integration {
    static double integrate(double a, double b){
        return (b-a)/n * Expr::eval(a + (k-1)*(b-a)/n) + Integration<n, k - 1, rule, Expr>::integrate(a,b);
    }
};

// termination case
template <int n, InterRule rule, class Expr> struct Integration<n,0,rule,Expr> {
    static double integrate(double a, double b){
        return 0;
    }
};

// Trapezoidal rule
template <int n, int k, class Expr> struct Integration<n, k, trap, Expr> {
    static double integrate(double a, double b){
        return (b-a)/n * (Expr::eval(a)/2 + Integration<n,k-1,trapSum,Expr>::integrate(a,b) + Expr::eval(b)/2);
    }
};

// Trapezoidal sum
template <int n, int k, class Expr> struct Integration<n, k, trapSum, Expr> {
    static double integrate(double a, double b){
        return Expr::eval(a + k*(b-a)/n) + Integration<n,k-1,trapSum,Expr>::integrate(a,b);
    }
};

基本上，我正在尝试实现梯形规则，使其静态展开。但是，编译器似乎对使用“终止情况”还是“梯形和”感到困惑。我做错了什么，有解决方法吗？如果k==0 无论InterRule 规则的类型如何，我都想强制它使用“终止案例”。

编辑使其运行的附加代码：

// the types of expressions (+,-,*, etc.)
enum ExprType { mul, divide, add, sub, constant};

// constant
template <ExprType eType, class Left, class Right, int coeff, int power> struct Expr {
    static double eval(double x){
        return coeff * std::pow(x, power);
    }
};


int main()
{

    double a = 1;
    double b = 2;

    // Expr defines the function f(x) = x
    Integration<50, 50, trap, Expr<constant,int,int,1,1>> inte2;
    std::cout << inte2.integrate(a,b) << std::endl;

    return 0;
}

【问题讨论】：

可以加个使用例子吗？
请提供minimal reproducible example。您显示的代码不会实例化任何模板。还有“使其静态展开”：我不确定您的意思。如果您在这里使用模板的唯一原因是您认为它会运行得更快，那么您很可能错了。无论如何，编译器很可能会内联所有内容，然后常量参数是模板参数还是常规函数参数都没有关系。此外，过多地展开循环可能会使性能变差。让编译器决定如何处理。
最后，从 C++17 开始，这样的事情可以在没有使用 fold 表达式的所有模板的情况下更快更清晰地完成。
@walnut 我添加了代码来完成示例。我出于好奇而使用模板并学习它们，因此效率并不重要。
@Timo 我添加了它。

标签： c++ templates variadic-templates template-meta-programming template-specialization

【解决方案1】：

您可以尝试添加一个额外的模板参数来消除歧义。

可能是这样的

// .................................................VVVVVVVVVVV
template <int n, int k, InterRule rule, class Expr, bool = true>
struct Integration {
   // ...
};

false 的基本情况

template <int n, InterRule rule, class Expr>
struct Integration<n, 0, rule, Expr, false> { // <--- false !
    static double integrate(double a, double b){
        return 0;
    }
};

并在递归调用中添加正确的参数

    return (b-a)/n * Expr::eval(a + (k-1)*(b-a)/n)
       + Integration<n, k - 1, rule, Expr, (k>1)>::integrate(a,b);
    // ....................................^^^^^

以下是完整的编译示例

#include <cmath>
#include <iostream>

// interpolation rules
enum InterRule {trap, rect, trapSum};

// Rectangle rule
template <int n, int k, InterRule rule, class Expr, bool = true>
struct Integration {
    static double integrate(double a, double b){
        return (b-a)/n * Expr::eval(a + (k-1)*(b-a)/n)
           + Integration<n, k - 1, rule, Expr, (k>1)>::integrate(a,b);
    }
};

// termination case
template <int n, InterRule rule, class Expr>
struct Integration<n, 0, rule, Expr, false> {
    static double integrate(double a, double b){
        return 0;
    }
};

// Trapezoidal rule
template <int n, int k, class Expr>
struct Integration<n, k, trap, Expr> {
    static double integrate(double a, double b){
        return (b-a)/n * (Expr::eval(a)/2
           + Integration<n,k-1,trapSum,Expr,(k>1)>::integrate(a,b)
           + Expr::eval(b)/2);
    }
};

// Trapezoidal sum
template <int n, int k, class Expr>
struct Integration<n, k, trapSum, Expr> {
    static double integrate(double a, double b){
        return Expr::eval(a + k*(b-a)/n)
           + Integration<n,k-1,trapSum,Expr,(k>1)>::integrate(a,b);
    }
};

// the types of expressions (+,-,*, etc.)
enum ExprType { mul, divide, add, sub, constant};

// constant
template <ExprType eType, class Left, class Right, int coeff, int power> struct Expr {
    static double eval(double x){
        return coeff * std::pow(x, power);
    }
};


int main ()
 {

    double a = 1;
    double b = 2;

    // Expr defines the function f(x) = x
    Integration<50, 50, trap, Expr<constant,int,int,1,1>> inte2;
    std::cout << inte2.integrate(a,b) << std::endl;
 }

【讨论】：

太聪明了！谢谢。