Question

我正在编写一个C ++库，其中包含许多我希望显式实例化并导出多个类型参数的函数模板。在我的特定情况下，我有很多数字函数模板，我想单独实例化和编译float，double和long double。他们看起来像这样：

template <typename T>
T calculate_a(T x) { ... }

template <typename T>
T calculate_b(T x, T y) { ... }

// ...

如果我有M个函数模板和N个底层类型，那么我有M * N显式实例化来输入。是否可以更简洁地编写这些实例？

我目前的解决方案是使用预处理器宏来执行给定类型的所有实例化：

#define EXPLICITLY_INSTANTIATE(T) \
    template T calculate_a<T>(T x); \
    template T calculate_b<T>(T x, T y); \
    // ...

EXPLICITLY_INSTANTIATE(float);
EXPLICITLY_INSTANTIATE(double);
EXPLICITLY_INSTANTIATE(long double);

但是，这不是最理想的，因为它要求我单独维护每个功能模板签名的另一个副本。另外，如果我想在多个翻译单元中执行此操作，那么我需要单独维护每个翻译单元中的基础类型列表。（假设C ++ 2a添加了我想要支持的long long double类型;我必须为每个文件添加EXPLICITLY_INSTANTIATE(long long double);。）

另一种可能的方法是将我的所有函数收集到（仅限静态）模板类中：

template <typename T>
class calculate {
    T a(T x) { ... }
    T b(T x, T y) { ... }
};

template class calculate<float>;
template class calculate<double>;
template class calculate<long double>;

这解决了分别维护每个签名的两个副本的第一个问题，但要求我将calculate_a的每次调用更改为calculate::a<T>。它没有解决第二个问题。

Answer 1

这就是X Macros的目的。它非常简单。

您有一个文件，其中包含您要将其应用于的所有类型。我们称之为“type_list.inc”。它看起来像这样：

#include

如果要对该类型列表执行某些操作，请#define该文件，但在包含点附近，您X宏#define X(T) \ template T calculate_a<T>(T x); \ template T calculate_b<T>(T x, T y); \ // ... #include "type_list.inc" #undef X执行操作想表演：

{{1}}

您仍然需要维护两组函数原型。但是你只需要维护一个类型列表。

Answer 2

我还没有清楚地表达我对这个问题的意图。我的显式实例化的目的不是限制可以调用这些函数的类型，而是通知编译器为float，double和long double生成可执行代码

嗯...如果你的所有类型都是默认可构造的（float，double和long double）...在模板foo()函数中使用折叠如下

template <typename ... Ts>
void foo ()
 { ((calculate_a(Ts{}), calculate_b(Ts{}, Ts{})), ...); }

并使用所需类型调用foo()

foo<float, double, long double>();

我想，

应该有效。

以下是完整的编译示例

template <typename T>
T calculate_a (T x)
 { return x; }

template <typename T>
T calculate_b (T x, T y)
 { return x+y; }

template <typename ... Ts>
void foo ()
 { ((calculate_a(Ts{}), calculate_b(Ts{}, Ts{})), ...); }

int main ()
 {
   foo<float, double, long double>();
 }

Answer 3

您可以通过获取地址实例化模板来避免重复功能签名：

// forward declarations in a header file
template<typename T>
T square(T num);

template<typename T>
T add(T left, T right);

// implementations and instantiations in a single implementation file
template<typename T>
T square(T num) {
    return num * num;
}

template<typename T>
T add(T left, T right) {
    return left + right;
}

// instantiations for specific types
#include <tuple>

template<typename... Ts>
auto instantiate() {
    static auto funcs = std::tuple_cat(std::make_tuple(
        add<Ts>,
        square<Ts>
    )...);

    return &funcs;
}

template auto instantiate<int, double>();

这里的开销是指向所有实例化函数的单个指针数组，例如godbolt上的。

Answer 4

对所需类型使用常规重载并让它们调用函数模板，如：

float calculate_a(float x) { return calculate_a<float>(x); }
float calculate_b(float x, float y) { return calculate_b<float>(x, y); }

double calculate_a(double x) { return calculate_a<double>(x); }
double calculate_b(double x, double y) { return calculate_b<double>(x, y); }

long double calculate_a(long double x) { return calculate_a<long double>(x); }
long double calculate_b(long double x, long double y) { return calculate_b<long double>(x, y); }

我怎样才能简明扼要地编写大量显式函数模板实例？

4 个答案: