如何为一系列整数值专门化 C++ 模板？答案

【问题标题】：How can I specialize a C++ template for a range of integer values?如何为一系列整数值专门化 C++ 模板？
【发布时间】：2012-06-13 16:24:56
【问题描述】：

有没有一种方法可以让模板专业化基于一系列值而不仅仅是一个值？我知道以下代码不是有效的 C++ 代码，但它显示了我想做的事情。我正在为 8 位机器编写代码，因此使用 int 和 chars 的速度存在差异。

template<unsigned SIZE>
class circular_buffer {
   unsigned char buffer[SIZE];
   unsigned int head; // index
   unsigned int tail; // index
};

template<unsigned SIZE <= 256>
class circular_buffer {
   unsigned char buffer[SIZE];
   unsigned char head; // index
   unsigned char tail; // index
};

【问题讨论】：

标签： c++ templates

【解决方案1】：

试试std::conditional:

#include <type_traits>

template<unsigned SIZE>
class circular_buffer {

    typedef typename
        std::conditional< SIZE < 256,
                          unsigned char,
                          unsigned int
                        >::type
        index_type;

    unsigned char buffer[SIZE];
    index_type head;
    index_type tail;
};

如果您的编译器尚不支持 C++11 的这一部分，boost libraries. 中提供了等价物

再说一次，自己动手很容易（归功于 KerrekSB）：

template <bool, typename T, typename F>
struct conditional {
    typedef T type;
};

template <typename T, typename F>  // partial specialization on first argument
struct conditional<false, T, F> {
    typedef F type;
};

【讨论】：

不得不说，这很有用。
像std::conditional 这样的特征对自己来说是微不足道的，所以如果你没有它，你真的不需要任何库：template <bool, typename T, typename> struct conditional { typedef T type; }; template <typename T, typename U> struct conditional<false, T, U> { typedef U type; };
干杯@KerrekSB，我将其添加到答案中。

【解决方案2】：

使用额外的默认bool 参数：

// primary template handles false
template<unsigned SIZE, bool IsSmall = SIZE <= 256>
class circular_buffer {
   unsigned char buffer[SIZE];
   unsigned int head; // index
   unsigned int tail; // index
};

// specialization for true
template<unsigned SIZE>
class circular_buffer<SIZE, true> {
   unsigned char buffer[SIZE];
   unsigned char head; // index
   unsigned char tail; // index
};

【讨论】：

如果 IsSmall = SIZE <= 256 在某处有括号我会更高兴
@MooingDuck 喜欢这样吗？ IsSmall = (SIZE <= 256)
@MooingDuck 不需要。 < 默认小于。这就是为什么有template 消歧器的原因。令人困惑的是 > 默认情况下是关闭模板，您需要括号。 C++ 很棒，不是吗？
@R.MartinhoFernandes：如果是需要，我会编辑这个问题。我只是说我会更快乐。不过你仍然得到了 +1。

【解决方案3】：

另一个可能的选择：

template <unsigned SIZE>
struct offset_size {
    typedef typename offset_size<SIZE - 1>::type type;
};

template <>
struct offset_size<0> {
    typedef unsigned char type;
};

template <>
struct offset_size<257> {
    typedef unsigned int type;
};

template<unsigned SIZE>
class circular_buffer {
   unsigned char buffer[SIZE];
   typename offset_size<SIZE>::type head; // index
   typename offset_size<SIZE>::type tail; // index
};

(Ideone example)

【讨论】：

你真是个虐待狂，这太残忍了。编译器。尝试编译offset_size<MAX_INT>，编译器要实例化数十亿个模板类！
确实，如果您不小心使用此技术，您将触发error: template instantiation depth exceeds maximum of ___（gcc 上默认为 500）。

【解决方案4】：

我讨厌处理类型的混乱程度，因此我提出了一些更简单的方法，利用constexpr。当不需要变化类型时，此变体允许不同的行为，并解决了适合范围而不只是值的一侧的需要：

template<bool> struct If;

constexpr bool InClosedRange(std::size_t Value, std::size_t Lower, std::size_t Upper)
{
    return (Lower <= Value) && (Value <= Upper);
}

// Usage:
template<size_t Width, If<true>>
class Foo;

template<size_t Width, If<InClosedRange(Width, 1, 41)>>
class Foo { /* ... */ };

template<size_t Width, If<InClosedRange(Width, 42, 142)>>
class Foo { /* ... */ };

灵感来自：https://stackoverflow.com/a/9516959/929315

【讨论】：