递归模板定义

Question

我有一个递归模板定义（我只是编造了那个术语）。我认为代码解释得更好。

template<typename X>
class Domain
{
    public:
        X begin;
        X end;

        Domain(
            X _begin, 
            X _end)
            : begin(_begin)
            , end(_end)
        {
            // ...
        }

        bool Contains(
           const X& t) const
        {
            // ...
        }
};

template<typename X, typename Y>
class IFunction
{
    public:
        Domain<X> myDomain;

    public:
        IFunction(
            const Domain<X>& dom)
            : myDomain(dom)
        {

        }

        virtual Y
        Calc(
            const X& IV) const = 0;

        virtual IFunction<X, Y>*
        GetDerivative() const = 0;
};

template<typename X, typename Y, int n>
class NthOrderFunction
    : public IFunction<X, Y>
{
    public:
        double coeffs[n+1];

    public:
        NthOrderFunction(
            const Domain<X>& dom,
            ... )
            : IFunction(dom)
        {

        }

        virtual Y
        Calc(
            const X& IV) const
        {
            // temporary compile solution
            return Y();
        }

        virtual IFunction<X, Y>*
        GetDerivative() const
        {
            if ( n > 1 )
            {
                return new NthOrderFunction<X, Y, n-1>(dom, ...);
            }
            return new FlatLine<X, Y>(dom);
        }
};

我去掉了很多继承和其他关系来保持它的可读性、简单性和神秘性。因此，在编辑代码时可能会出现新的错字，但请忽略它。代码多年来一直运行良好，唯一的问题是我要指出的问题。

我最近添加了一个“GetDerivative”函数，它在 NthOrderFunction 类中的实现给我带来了问题。我知道模板类是在编译之前但在预处理之后定义的。因此，我看不出如何让这个功能发挥作用。每个带有模板参数 n 的 NthOrderFunction 都需要一个带有模板参数 n-1 的 NthOrderFunction。你可以看到这是一个问题。问题是，即使 n 在使用中永远不会是负数，但我做的任何编码都不会说服“模板定义引擎”不要打扰 n 的实例

有人遇到过这个问题吗？您提出了哪些解决方案？

Answer 1

这与模板元编程 101 示例-阶乘相同，只是内容稍微复杂一些。

template<int N> struct factorial { enum { value = N * factorial<N-1>::value }; };

您需要相同的解决方案 - 基本案例的专业化。

template<> struct factorial<1> { enum { value = 1 }; };

你的会是部分而不是完整的，但它仍然可以工作。

Answer 2

添加类似：

template<typename X, typename Y>
class NthOrderFunction<X, Y, 1>
    : public IFunction<X, Y>
{
    public:
        double coeffs[n+1];

    public:
        NthOrderFunction(
            const Domain<X>& dom,
            ... )
            : IFunction(dom)
        {

        }

        virtual Y
        Calc(
            const X& IV) const
        {
            // temporary compile solution
            return Y();
        }

        virtual IFunction<X, Y>*
        GetDerivative() const
        {
            return new FlatLine<X, Y>(dom);
        }
};

并从递归案例中删除 n==1 案例。

作为建议，获取一些有关模板元编程的书籍或教程等。一种基本技术是以这种方式在模板中使用递归。这严格来说还不是元编程，它只是递归模板。这本书/教程将解释更高级的技巧是如何工作的，您可以在扩展时使用这些技巧。

这样做的原因是原始代码仍会将编译时“if”扩展为运行时代码（永远不会执行）。这段代码用不存在的情况替换了可以编译出来的一种情况，因此没有无限递归的选项。