C++ 中的编译时数组选择

Question

我有一个 class，它包含一个基于编译时参数的数组（用于过滤器）。例如：

template<class Real, unsigned N>
class foo {
public:
  // stuff ...
private:
   static const constexpr std::array<Real, unsigned N> m_h;
};

例如，如果 N=4 和 Real = double，我希望 m_h 是（比如）：

m_h = {0.4829629131445341,  0.8365163037378079,  0.2241438680420133, -0.129409522551260};

如果 N=4 和 Real = float，我想要

m_h = {0.4829629f, 0.8365163f, 0.2241438f, -0.1294095f};

如果 N=6 和 Real=double，我希望数字完全不同：

m_h = {0.332670552950082615998, 0.806891509311092576494, 0.45987750211849157009, -0.1350110200102545886963899, -0.0854412738820266616928191, 0.0352262918857095366027};

实现这个目标最优雅的语法是什么？我发现最接近的是在 Boost 的 Gaussian quadrature 中，它通过首先 class 将 Real 类型按数字位数以及可转换为 float、double 和 long double 来实现目标。然后它引入了一个foo_detail class 给出函数get_constants() 并选择运行时需要的常量。 Boost 当然支持许多编译器及其不同的 C++11 功能，所以我觉得可能有一个使用（比如）C++17 的更具表现力的解决方案。

Answer 1

不确定我明白你到底想要什么但是...我想你可以初始化 m_h 调用 constexpr 模板函数并完全专门化它。

我的意思是...你可以这样写foo()

template <typename Real, std::size_t N>
class foo
 {
   private:
      static constexpr std::array<Real, N> m_h { bar<Real, N>() };
 };

template <typename Real, std::size_t N>
constexpr std::array<Real, N> foo<Real, N>::m_h;

并编写一组bar()模板函数如下

template <typename Real, std::size_t N>
constexpr std::array<Real, N> bar ();

template <>
constexpr std::array<double, 4u> bar<double, 4u> ()
 { return { {0.4829629131445341,  0.8365163037378079,
             0.2241438680420133, -0.129409522551260} }; }

template <>
constexpr std::array<float, 4u> bar<float, 4u> ()
 { return { {0.4829629f, 0.8365163f, 0.2241438f, -0.1294095f} }; }

template <>
constexpr std::array<double, 6u> bar<double, 6u> ()
 { return { { 0.332670552950082615998,      0.806891509311092576494,
              0.45987750211849157009,      -0.1350110200102545886963899,
             -0.0854412738820266616928191,  0.0352262918857095366027} }; }

// as many `bar()` specializations as you want

下面是一个完整的编译示例（带有简化的foo）

#include <array>
#include <iostream>

template <typename Real, std::size_t N>
constexpr std::array<Real, N> bar ();

template <>
constexpr std::array<double, 4u> bar<double, 4u> ()
 { return { {0.4829629131445341,  0.8365163037378079,
             0.2241438680420133, -0.129409522551260} }; }

template <>
constexpr std::array<float, 4u> bar<float, 4u> ()
 { return { {0.4829629f, 0.8365163f, 0.2241438f, -0.1294095f} }; }

template <>
constexpr std::array<double, 6u> bar<double, 6u> ()
 { return { { 0.332670552950082615998,      0.806891509311092576494,
              0.45987750211849157009,      -0.1350110200102545886963899,
             -0.0854412738820266616928191,  0.0352262918857095366027} }; }

template <typename Real, std::size_t N>
struct foo
 {
   static constexpr std::array<Real, N> m_h { bar<Real, N>() };
 };

template <typename Real, std::size_t N>
constexpr std::array<Real, N> foo<Real, N>::m_h;

int main ()
 {
   for ( auto f : foo<double, 4u>::m_h )
      std::cout << f << ' ';

   std::cout << std::endl;

   for ( auto f : foo<float, 4u>::m_h )
      std::cout << f << ' ';

   std::cout << std::endl;

   for ( auto f : foo<double, 6u>::m_h )
      std::cout << f << ' ';

   std::cout << std::endl;
 }

或者，如果您不想通过完全专业化开发 bar()，您可以使用大量 if constexpr 编写单个 bar() 函数，如下所示

template <typename Real, std::size_t N>
constexpr std::array<Real, N> bar ()
 {
   if constexpr ( std::is_same<long double, Real>::value )
    {
      if constexpr ( 4u == N )
         return { /* something */ };
      else if constexpr ( 6u == N )
         return { /* something */ };
      // else if constexpr ( ?? == N ) ...
    }
   else if constexpr ( std::is_same<double, Real>::value )
    { 
      if constexpr ( 4u == N )
         return { {0.4829629131445341,  0.8365163037378079,
                   0.2241438680420133, -0.129409522551260} }; 
      else if constexpr ( 6u == N )
         return { { 0.332670552950082615998,      0.806891509311092576494,
                    0.45987750211849157009,      -0.1350110200102545886963899,
                   -0.0854412738820266616928191,  0.0352262918857095366027} }; 
      // else if constexpr ( ?? == N ) ...
    }
   else if constexpr ( std::is_same<float, Real>::value )
    { 
      if constexpr ( 4u == N )
         return { {0.4829629f, 0.8365163f, 0.2241438f, -0.1294095f} };
      else if constexpr ( 6u == N )
         return { /* something */ };
      // else if constexpr ( ?? == N ) ...
    }
 }

C++ 中的编译时数组选择

Compile-time array selection in C++

c++

templates

template-specialization

constexpr

c++17