Question

作为一个实验，我正在尝试编写模板代码来计算编译时整数中的设置位数。这是我的第一次尝试：

template<unsigned long long x>
struct BitCount
{
    static const int result = (x == 0) ? 0 : ((x & 1) + BitCount<(x >> 1)>::result);
};

这会产生错误。

Visual Studio 2013

error C2065: 'result' : undeclared identifier

ideone.com

error: template instantiation depth exceeds maximum of 900 (use -ftemplate-depth= to increase the maximum) instantiating ‘BitCount<0ull>::result’

如何正确修复此错误？

好的，所以我把它改成了

#include <iostream>
using namespace std;

template<unsigned long long x>
struct BitCount
{
    static const int result;
};

template<unsigned long long x>
const int BitCount<x>::result = (x == 0) ? 0 : ((x & 1) + BitCount<(x >> 1)>::result);

template<unsigned long long x>
int bitcount()
{
    return BitCount<x>::result;
}

int main()
{
    cout << bitcount<5>() << endl;
    cout << bitcount<1>() << endl;
    cout << bitcount<3>() << endl;
    cout << bitcount<0>() << endl;
    return 0;
}

ideone.com正确输出：2 1 2 0

Visual Studio 2013输出错误：1 1 2 0

这是VS中的错误还是我的代码中的错误？

谢谢！

Answer 1

您需要专门化零终止案例：

template<>
struct BitCount<0>
{
    static const int result = 0;
};

否则，您只需依赖主模板，以便将BitCount<0>::result定义为true ? 0 : BitCount<0>::result，这是一个无休止的递归模板实例化。即使它没有被评估，它仍然需要实例化else子句。

Answer 2

您需要专门研究基本情况，或者在那里获得无限的编译时递归（基本情况的定义取决于基本情况的定义）。
此外，如果你内联初始化它看起来更好：

template<unsigned long long x>
struct PopCount
{
    static const int result = (x&1)+BitCount<(x>>1)>::result;
};
template<>
struct PopCount<0ULL>
{
    static const int result = 0;
}

BTW：使用constexpr代替const static而不是constexpr int popCount(unsigned long long x) { return x ? int(x&1) + popCount(x>>1) : 0; }更好，更好的是函数（C ++ 11）：

constexpr int popCount(unsigned long long x) {
    int r = 0;
    for(; x; x &= x-1)
        ++r;
    return r;
}

作为最后一步，在运行时执行它时，使函数迭代以获得更好的性能（C ++ 14）。

x &= x-1;

此赋值{{1}}清除最低位设置位，因此需要的迭代次数更少。

Answer 3

您可以使用以下内容：

template<unsigned long long x>
struct BitCount
{
    static constexpr const int result = (x & 1) + BitCount<(x >> 1)>::result;
};

template<>
struct BitCount<0>
{
    static constexpr const int result = 0;
};

Live example

或只是一个constexpr功能

constexpr int bitCount(unsigned long long x)
{
    return (x == 0) ? 0 : int(x & 1ULL) + bitCount(x >> 1);
}

顺便说一句，您可以使用位技巧x & (x-1)来屏蔽最低设置位，而不是执行x >> 1，如下所示：

constexpr int bitCount(unsigned long long x)
{
    return (x == 0) ? 0 : 1 + bitCount(x & (x - 1));
}

使用模板元编程来计算整数中的设置位数的问题

3 个答案: