C ++部分模板专业化问题答案

【问题标题】：C++ partial template specialization issueC ++部分模板专业化问题
【发布时间】：2020-06-06 11:11:18
【问题描述】：

给定一个矩阵类

using index_t = int;
template<index_t M, index_t N, typename S>
struct mat {
    // matrix implementation
};

我希望有一种通用方法来获取给定类型T 的 elementCount，该方法适用于矩阵和标量。例如，我想能够做到这一点：

dimensionality<mat<1,2,double>>(); // returns 2
dimensionality<mat<2,2,float>>(); // returns 4
dimensionality<double>(); // returns 1

或者可能是这样的：

attributes<mat<1,2,double>>::dimensionality; // returns 2
attributes<mat<2,2,float>>::dimensionality; // returns 4
attributes<double>::dimensionality; // returns 1

我的尝试：

我尝试执行以下操作（认为我部分专注于 struct attributes）：

template<typename T>
struct attributes {};

template<typename S, typename = std::enable_if_t<std::is_arithmetic<S>::value>>
struct attributes<S> {                                        // <---  compiler error on this line
    static constexpr index_t dimensionality = 1;
};

template<index_t M, index_t N, typename S>
struct attributes<mat<M, N, S>> {
    static constexpr index_t dimensionality = M * N;
};

但我在指示的行上收到编译器错误。你能帮助我吗（或者通过提出更好的方法，或者理解我做错了什么）？

【问题讨论】：

标签： c++ templates c++14 template-specialization

【解决方案1】：

首先，特化不能有比主模板更多的模板参数，但是您的代码将typename = std::enable_if_t 用于算术案例。

其次，为了使这个std::enable_if_t 工作，它需要产生一些使专业化比主模板更专业的东西，而不仅仅是有效。为此，您可以使用void_t 技巧：

template <typename T, typename = void>
struct attributes {};

template <typename S>
struct attributes<S, std::enable_if_t<std::is_arithmetic<S>::value>> {
    static constexpr index_t dimensionality = 1;
};

这也意味着矩阵的特化也应该包括这个void参数：

template <index_t M, index_t N, typename S>
struct attributes<mat<M, N, S>, void> {
    static constexpr index_t dimensionality = M * N;
};

DEMO

但是，您的特征可以缩短为：

template <typename T>
struct attributes {
    static_assert(std::is_arithmetic<T>::value, "T must be arithmetic or mat");
    static constexpr index_t dimensionality = 1;
};

template <index_t M, index_t N, typename S>
struct attributes<mat<M, N, S>> {
    static constexpr index_t dimensionality = M * N;
};

DEMO 2

也就是说，当没有专业化匹配时，只考虑主模板中的算术类型。

【讨论】：

【解决方案2】：

您可以添加另一个默认类型为void 的模板参数，然后在算术类型的部分特化中指定std::enable_if 作为相应的模板参数。（并调整mat 的部分特化。）

template<typename T, typename = void>
struct attributes {};

template<typename S>
struct attributes<S, std::enable_if_t<std::is_arithmetic<S>::value>> { 
    static constexpr index_t dimensionality = 1;
};

template<index_t M, index_t N, typename S>
struct attributes<mat<M, N, S>, void> {
    static constexpr index_t dimensionality = M * N;
};

LIVE

【讨论】：

【解决方案3】：

包装基于特征的静态常量：std::integral_constant

您可能想利用<type_traits> 中的std::integral_constant 来实现您的特征，

[...] std::integral_constant 包装指定类型的静态常量。它是 C++ 类型特征的基类。

以及提供一个辅助变量模板dimensionality_v 以方便使用：

#include <type_traits>

// Default dimensionality 0.
template <class T, typename = void>
struct dimensionality : std::integral_constant<index_t, 0> {};

template <typename S>
struct dimensionality<S, std::enable_if_t<std::is_arithmetic_v<S>>>
    : std::integral_constant<index_t, 1> {};

template <index_t M, index_t N, typename S>
struct dimensionality<mat<M, N, S>> : std::integral_constant<index_t, M * N> {};

template <class T>
inline constexpr index_t dimensionality_v = dimensionality<T>::value;

DEMO.

或者，如果您不想为既不满足 std::is_arithmetic_v 也不等于 mat 的类型允许默认维度：

template <class T, typename = void>
struct dimensionality {};

template <typename S>
struct dimensionality<S, std::enable_if_t<std::is_arithmetic_v<S>>>
    : std::integral_constant<index_t, 1> {};

template <index_t M, index_t N, typename S>
struct dimensionality<mat<M, N, S>> : std::integral_constant<index_t, M * N> {};

template <class T>
inline constexpr index_t dimensionality_v = dimensionality<T>::value;

DEMO.

【讨论】：