模板元编程

Question

有人可以向我解释一下，为什么第一个模板元编程方式将进入无限循环，而第二个模板正确运行。

#include <iostream>
using namespace std;

template<int N, int M>
struct commondivs {                                              
  static const int val = (N<M) ? commondivs<N,(M-N)>::val : commondivs<(N-M),M>::val;
};

template<int N>
struct commondivs<N,N> {
  static const int val = N;
};


int commondiv(int N, int M){
    if(N==M){
        return N;
    }   
    return (N<M)?commondiv(N,(M-N)):commondiv((N-M),M);     
}

int main() {

    cout << commondivs<9,6>::val << endl;
    cout << commondiv(9,6) << endl;
    return 0;
}

Answer 1

(N<M) ? commondivs<N,(M-N)>::val : commondivs<(N-M),M>::val

This line causes instantiation of both commondivs<N,(M-N)>::val and commondivs<(N-M),M>::val, even if the condition is known at compile time and one of the branches will never be taken.

Replace ? : with std::conditional_t, which doesn't have this limitation:

static const int val = std::conditional_t<N < M, commondivs<N,(M-N)>, commondivs<(N-M),M>>::val;

Answer 2

问题在于条件运算符的所有操作数都将被求值，因此，commondivs<N,(M-N)>和都将被commondivs<(N-M),M>实例化，并对其val求值，然后导致递归模板实例化。

您可以应用constexpr if并将其放在constexpr static成员函数中。

如果值为true，则丢弃statement-false（如果存在），否则，丢弃statement-true。

template<int N, int M>
struct commondivs {                                              
  constexpr static int get_val() {
    if constexpr (N<M) return commondivs<N,(M-N)>::val; // if true, the else part won't be evaluated
    else return commondivs<(N-M),M>::val;               // vice versa
  }
  static const int val = get_val();
};

生活

Answer 3

三元运算符不像if constexpr：当编译器看到它时，它必须为两个分支生成代码。换句话说，实例化一个模板commondivs<M, N>，编译器实例都模板commondivs<N, M - N>和commondivs<N - M, M>。

与此相反，commondiv(N, M - N)和commondiv(N - M, M)被转换为两个函数调用。当实际调用该函数时，将决定采用哪一个。

加成。

HolyBlackCat通过给出了一个解决方案std::conditional_t。这是另一个：

template<int N, int M>
struct commondivs {                                              
    static constexpr int min = (N < M) ? N : M;
    static constexpr int max = (N < M) ? M : N;
    static constexpr int val = commondivs<min, max - min>::val;
};

template<int N>
struct commondivs<N, N> {
    static constexpr int val = N;
};