部分专业结构vs重载功能模板

时间:2016-05-17 00:21:48

标签: c++ templates c++11 overload-resolution

众所周知,函数模板不能在C ++中部分专业化。当您在概念上尝试实现此目标时,您可以使用两种可能的解决方案。其中之一是使用带有静态函数的结构,可选地用模板函数包装,如下所示:

template <class T, class U>
struct BarHelper
{
    static void BarHelp(T t, const U& u)
    {
        std::cerr << "bar general\n";
    }
};

template <class T>
struct BarHelper<T, double>
{
    static void BarHelp(T t, const double& u)
    {
        std::cerr << "bar specialized\n";
    }
};
template <class T, class U>
void bar(T t, const U& u)
{
    BarHelper<T, U>::BarHelp(t, u);
};

bar这里是可选的,你可以直接使用结构的静态成员(尽管你必须明确指定所有参数)。

另一种方法是重载函数模板:

template <class T, class U>
void func(T t, const U& u)
{
    std::cerr << "func general\n";

}
template <class T>
void func(T t, const double& u)
{
    std::cerr << "func specialized\n";
}

对我来说,似乎第二种方法更可取。对于初学者来说,它更加冗长,而且对于意图更加清晰(我们正在编写函数,所以让我们使用函数而不是无意义的包装器结构)。此外,您可以使用一些很好的技巧来控制重载分辨率。例如,您可以在继承层次结构中包含非模板化“标记”参数,并使用隐式转换来控制函数的优先级。每当你在重载中具体指定一个类型时,你也会得到隐式转换,如果你不喜欢这种行为,你可以在你的重载上使用enable_if来阻止它(让你回到与结构相提并论)。

是否有理由偏爱部分专业结构?这些原因有多普遍?即哪个应该是你的“默认”?如果您:a)计划自己实现所有专业化,而b)这是否用作用户可以注入自己行为的自定义点,这会有所不同吗?

Herb Sutter有一篇关于避免功能模板专业化的着名博文。在其中,他还建议(接近结尾)优先使用部分专用结构来重载功能模板,但他似乎没有给出任何具体原因:http://www.gotw.ca/publications/mill17.htm

  

道德#2:如果您正在编写一个函数库模板,那么更喜欢将其编写为一个永远不应该专门化或重载的单个函数模板

(重点补充)。

1 个答案:

答案 0 :(得分:1)

让我们先列出创建同一模板方法的几个变体的选项:

  

模板功能专业化:不是一个选项,因为模板功能不能部分专业化。 (请参阅hereherehere上的SO主题。

  1. 简单重载:这可行,提问和演示
    但是,它并不总是很好,我们将在下面看到。

  2. 使用仿函数类部分特化:这是没有模板函数专业化的直接替代方法。

  3. 使用std::enable_if以及模板函数重载:当简单模板重载不起作用时,可以选择此方法,请参阅下文。

  4.   

    编辑:添加@Nir选项4

    1. 使用基于模板的函数参数:这种方法,如Nir在评论中提出的并在下面给出,可以实现模板函数重载,但在调用方需要一些繁琐的语法,请参阅下方。
    2.   

      ---编辑结束---

      该问题提出了一种情况,当模板参数从调用中推导出来时,模板函数重载工作正常。但是,如果对模板函数的调用直接提供模板参数,并且需要根据模板参数的关系或条件匹配实现,则重载不再有用。

      请考虑以下事项:

      template <typename T, T val1, T val2>
      void isSame1() {
          cout << "val1: " << val1 << ", val2: " << val2 << " are "
               << (val1==val2?" ":"NOT ") << "the same" << endl;
      }
      

      虽然在编译时val1和val2是已知的,但是我们无法在编译时知道它们是相同的情况下部分特殊化。在这种情况下,函数重载没有帮助,两个非类型模板参数具有相同值的情况下没有重载。

      我们可以使用类部分特化:

      template <typename T, T val1, T val2>
      struct IsSameHelper {
          static void isSame() {
              cout << "val1: " << val1 << ", val2: " << val2 << " are NOT the same" << endl;
          }
      };
      
      // partial specialization
      template <typename T, T val>
      struct IsSameHelper<T, val, val> {
          static void isSame() {
              cout << "val1: " << val << ", val2: " << val << " are the same" << endl;
          }
      };
      
      template <typename T, T val1, T val2>
      void isSame2() {
          IsSameHelper<T, val1, val2>::isSame();
      }
      

      或者,我们可以使用std::enable_if

      template<typename T, T val1, T val2>
      struct is_same_value : std::false_type {};
      
      template<typename T, T val>
      struct is_same_value<T, val, val> : std::true_type {};
      
      template <typename T, T val1, T val2>
      typename std::enable_if<!is_same_value<T, val1, val2>::value, void>::type isSame3() { 
          cout << "val1: " << val1 << ", val2: " << val2 << " are NOT the same" << endl;
      }
      
      template <typename T, T val1, T val2>
      typename std::enable_if<is_same_value<T, val1, val2>::value, void>::type isSame3() {
          cout << "val1: " << val1 << ", val2: " << val2 << " are the same" << endl;
      }
      

      以上所有选项的主要内容如下:

      int global1 = 3;
      int global2 = 3;
      
      //======================================================
      // M A I N
      //======================================================
      int main() {
          isSame1<int, 3, 4>();
          isSame1<int, 3, 3>();
          isSame1<int*, &global1, &global1>();
          isSame1<int*, &global1, &global2>();
      
          isSame2<int, 3, 4>();
          isSame2<int, 3, 3>();
          isSame2<int*, &global1, &global1>();
          isSame2<int*, &global1, &global2>();
      
          isSame3<int, 3, 4>();
          isSame3<int, 3, 3>();
          isSame3<int*, &global1, &global1>();
          isSame3<int*, &global1, &global2>();
      }
      
        

      编辑:添加@Nir选项4

      template <class T, T v> struct foo{
          static constexpr T val = v;
      };
      
      // in a .cpp
      template <class T, T v>
      constexpr T foo<T, v>::val; // required for non-integral / non-enum types
      
      template <class T, T v1, T v2> void isSame4(foo<T, v1> f1, foo<T, v2> f2) {
          cout << "val1: " << f1.val << ", val2: " << f2.val << " are NOT the same" << endl;
      }
      
      template <class T, T v> void isSame4(foo<T, v> f1, foo<T, v> f2) {
          cout << "val1: " << f1.val << ", val2: " << f2.val << " are the same" << endl;
      }
      

      此选项的主要内容如下:

      int global1 = 3;
      int global2 = 3;
      
      //======================================================
      // M A I N
      //======================================================
      int main() {
          isSame4(foo<int, 4>(), foo<int, 3>());
          isSame4(foo<int, 3>(), foo<int, 3>());
          isSame4(foo<int*, &global1>(), foo<int*, &global1>());
          isSame4(foo<int*, &global1>(), foo<int*, &global2>());
      }
      

      我认为选项4的语法没有任何优势。但人们可以不这么认为......

      注意在选项4中需要一个.cpp文件,对于T foo::val的声明,在所有其他选项中,一切都适用于.h文件。

        

      ---编辑结束---


      总结:

      基于模板元编程,我们可以获得编译时解析的情况,需要部分专业化。这可以通过类部分特化或使用enable_if来实现(对于其条件,它又需要自己的类部分特化)。

      请参阅代码:http://coliru.stacked-crooked.com/a/65891b9a6d89e982