通过模板参数传递数据，C++

Question

我正在考虑在我的程序中使用 color spaces 结构。现在您可以看到每个色彩空间对其每个组件都有其限制。所以考虑这样的结构。

template<typename T>
struct SomeColorSpace{
    T component1,component2,.....; // or std::array<T,N> components, N is compile-time const
};

现在我需要以某种方式定义一个范围，以便创建一个结构。

template<typename T>
struct Range{

    T min, max;

    // Some constructors initializing min and max...
};

现在我需要我的颜色空间结构来了解其每个组件的范围。但正如你所见，我不能只在我的结构中保留std::array<Ranges<T>,N> ranges，因为范围因类型而异。例如，考虑struct RGB，每个组件可能是float 或unsigned char，因此当组件为float 时，每个组件的范围变为[0,1];，当它是无符号字符时，它是[0,255];。为每种情况编写模板专业化是一种解决方案，但我想要这样的签名。 using RGBFloat = RGB<float,Range<float>...>。我的意思是我想通过模板参数包传递范围。我知道例如Range<float>(0,1); 是一个非类型模板参数，所以一种解决方法是像这样重构struct Range

template<typename T,T _MIN, T _MAX>
struct Range{
    static constexpr T MIN = _MIN;
    static constexpr T MAX = _MAX;
};

所以我可以将Range<T,T min, T max> 作为模板参数包传递，但我必须将包保存在std::tuple 中（我也不想要这个）。我的问题是您是否通过重构 Range 结构或其他方式看到任何其他可能性以具有定义颜色空间的签名。 using DefineColorSpace = ColorSpace<unsigned char, ranges....>。我知道C++ 20 对非类型模板参数进行了巨大的重构，但我正在使用clang 并且似乎他们do not support 还具有该功能。 任何建议都会有所帮助，谢谢）

Answer 1

支持作为非类型模板参数的文字类已经在 clang 主干中。见live on godbolt:

template<typename T>
struct Range
{
    T min, max;
};

template<typename T, Range<T> R>
struct SomeColorSpace
{
    static constexpr Range<T> r = R;

    T component1, component2;
};

using Rgb = SomeColorSpace<float, Range<float>{0.0f, 1.0f}>;

auto test()
{
    Rgb color{0.4f, 0.1f};

    float c1 = color.component1;
    float min = Rgb::r.min;

    return Rgb::r.max;
}

所以它很快就会在铿锵声中到达。在此之前，一种可能的解决方法是使用特征。见live on godbolt:

template<class T, class Trait>
struct SomeColorSpace
{
    static constexpr T min = Trait::min;
    static constexpr T max = Trait::max;

    T component1, component2;
};

struct RgbTrait
{
    static constexpr float min = 0.0f;
    static constexpr float max = 1.0f;
};

using Rgb = SomeColorSpace<float, RgbTrait>;

auto test()
{
    Rgb color{0.4f, 0.1f};

    float c1 = color.component1;
    float min = Rgb::min;

    return Rgb::max;
}

Answer 2

不太清楚你想要什么，至于颜色，r/g/b/(a) 根据类型会有相同的范围。

因此，一个简单的特征允许将float 的最小值/最大值映射到[0.f,1.f] 和std::uint8_t 到[0,255]：

template <typename T> struct RangeTraits;

template <> struct RangeTraits<double>
{
    constexpr double min = 0.;
    constexpr double max = 1.;
};
template <> struct RangeTraits<std::uint8_t>
{
    constexpr std::uint8_t min = 0;
    constexpr std::uint8_t max = 255;
};
// ...

和

template <typename T>
struct SomeColorSpace{
    std::array<T, N> components;// N is compile-time constant

// use RangeTraits<T>::min, RangeTraits<T>::max when needed.
};

另一种解释是您的模板参数“只是”用于初始化的默认值：

template <typename T, T DefaultMin, T DefaultMax>
struct Range{
    T min = DefaultMin;
    T max = DefaultMax;

    // Some constructors initializing min and max...
};

但那些默认值应该在之后忘记

所以你也许可以这样做：

std::array<Range<std::int8_t>, 2> components{Range<std::int8_t, 0, 127>, Range<std::int8_t, -10, 10>};

那么你可能会这样做：

template <typename T, T...> struct Range;

template <typename T>
struct Range<T>
{
    T min;
    T max;

    Range(T min, T max) : min(min), max(max) {}

    template <T Min, T Max,>
    Range(Range<T, Min, Max>& rhs) : min(rhs.min), max(rhs.max) {}

    Range(Range& rhs) = default;
    // ...
};

template <typename T, T Min, T Max>
struct Range<T, Min, Max>
{
    T min = Min;
    T max = Max;

    Range() = default;
    Range(Range& rhs) = default;

    // Possibly keep constructors of conversion and the one with runtime min/max
    // ...
};