11

Изучая новый стандарт C++, натолкнулся на нововведение «шаблоны переменных»

Синтаксис у шаблона следующий:

template < typename T >
constexpr T value = T(1234);

О применении шаблона написано:

Данная возможность позволяет создавать и использовать constexpr шаблоны переменных, для более удобного сочетания с шаблонными алгоритмами.

Не вполне понимаю, как такая переменная будет использоваться в шаблонном алгоритме. Не могли бы Вы привести несколько примеров использования этого механизма? Также не понимаю, почему нельзя такое шаблонное constexpr выражение заменить нешаблонным, ведь значение мы указываем явно, соответственно, и тип можем написать (вывести) явно.

1
  • значение мы указываем явно — не так. Явно указывается параметр конструктора, а дальнейшие действия с ним зависят от типа T. Если это встроенный числовой тип, то да, произойдёт расширение разрядности и число останется числом. Но если в качестве T у нас какой-нибудь класс, то всё становится куда интереснее. 30 окт 2017 в 15:40

2 ответа 2

17

В стандарте есть пример:

template<class T>
constexpr T pi = T(3.1415926535897932385L);

template<class T>
T circular_area(T r) {
  return pi<T> * r * r;
}

Здесь шаблон переменной позволяет получить константу нужного размера - float/double/etc.


Другое популярное применение - это замена is_some<T>::value на is_some_v<T>, например

template< class T, class U >
inline constexpr bool is_same_v = is_same<T, U>::value;  // C++17
7

Тут можно заметить, что при объявлении шаблона переменной тип этой переменной совсем не обязан совпадать с параметром шаблона или вообще быть как-то связан с параметром(-ами) шаблона. Большинство тривиальных примеров шаблонов переменных обычно дают переменной тот же самый тип, что использовался в параметре шаблона, что может создать ложное впечатление, как будто это требуется. На самом деле шаблонная переменная может иметь любой тип.

Например, пользуясь примером с площадью окружности, вы можете принять решение использовать "базовое" определение константы PI с конкретным типом double

template<class T> constexpr double PI = 3.141592653589793;

а затем, пользуясь явной специализацией, добавить специализированные определения для отдельных плавающих типов

template<> constexpr float PI<float> = 3.1415927;
template<> constexpr long double PI<long double> = 3.141592653589793238L;

После этого можно будет реализовать "единую" шаблонную функцию вычисления площади окружности

template<class T> T circle_area(T r) 
{
  return PI<T> * r * r;
}

которая будет, например, работать и с целочисленными типами

int area = circle_area(10);

Для целочисленных типов в качестве константы PI будет браться вариант "по умолчанию" с типом double, а для плавающих типов будут использоваться специализированные значения этой константы.

Вариант реализации этой функции из ответа @Abyx, как вы наверное заметили, тоже будет "работать" с целочисленными типами. Но в том варианте константа Пи для целочисленных типов получит целочисленное значение 3, что не всегда желательно.


Также можно добавить, что возможность включения статических членов-данных в шаблоны классов существовала в языке С++ с самого начала стандартизованных времен, т.е. в С++98. Это позволяло реализовывать "шаблоны переменных" уже тогда, пользуясь фактически той же самой техникой, которая в С++98 применялась для "шаблонных typedef", т.е. через помещение типов или переменных в "обертку" шаблонного класса. В частности, вышеприведенный пример может быть реализован на классическом С++98 как

template <typename T> struct PI { static const double value; };
template <typename T> const double PI<T>::value = 3.141592653589793;

template <> struct PI<float> { static const float value; };
const float PI<float>::value = 3.1415927;

template <> struct PI<long double> { static const long double value; };
const long double PI<long double>::value = 3.141592653589793238L;

template<class T> T circle_area(T r) 
{
  return PI<T>::value * r * r;
}

Принимая это во внимание, можно сказать, что шаблонные переменные не являются каким-то фундаментально новым свойством С++14. Они (выражаясь нестрого) являются просто "синтаксическим сахаром", более компактным и элегантным вариантом синтаксиса для записи вышеприведенного С++98 варианта реализации. Ситуация аналогична введенной в С++11 возможность объявления шаблонных typedef (через using), которая тоже может быть названа "синтаксическим сахаром" над хорошо известной С++98 техникой "шаблонного typedef".

1

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge that you have read and understand our privacy policy and code of conduct.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.