Question

我正在制作模板化Matrix类，并且通过

integral 和 floating 浮点数据类型将模板参数限制为

template class Matrix<int>;
template class Matrix<float>; ..etc

我正在实现一个random()静态成员函数，并且为了使其从0.0到1.0均匀分布，我使用std::is_floating_point<T>来限制模板的使用 floating 点类型。我以为如果只有static_assert不是浮点类型，T就会触发，但是对于每个template class Matrix<T>;，其中T是 integral 类型的断言都会失败。

当我注释掉所有 integral 类型时，它可以正常工作，但是我无法做到这一点，因为我需要能够使用Matrix<T>来创建T实例整数类型。我该如何解决？

请注意，我为每种积分 / 浮点数类型提供了template class Matrix<T>，因为我遇到了undefined reference错误。因此，我将初始化限制为 integral 和 floating 点类型。

// Matrix.cpp
template<typename T>
Matrix<T> Matrix<T>::rand(const size_t& r, const size_t& c) {
    Matrix<T> result{ r, c };
    static_assert(std::is_floating_point<T>::value,
        "result_type must be a floating point type");
    const float range_from = 0.0;
    const float range_to = 1.0;
    std::random_device                  rand_dev;
    std::mt19937                        generator(rand_dev());
    std::uniform_real_distribution<T>   distr(range_from, range_to);
    for (int i = 0; i < r; i++) {
        for (int j = 0; j < c; j++) {
            result[i][j] = distr(generator);
        }
    }
    return result;
}
//...
template class Matrix<int>;
template class Matrix<long>;
template class Matrix<float>;
template class Matrix<double>;

Answer 1

您有几种选择：

在标头而不是cpp中提供（模板）代码（请参见why-can-templates-only-be-implemented-in-the-header-file）

显式实例化方法而不是类：

// all individual available methods of the class
template Matrix<int> Matrix<int>::other_method(/*..*/); 
// ...

// Whole class
template class Matrix<float>;
template class Matrix<double>;

使用SFINAE：

template<typename T>
class Matrix
{
    template <typename U = T,
              std::enable_if_t<std::is_same<T, U>::value
                               && std::is_floating_point<U>::value, int> = 0>
    Matrix<T> rand(const size_t &r, const size_t &c);
// ...
};

或C ++ 20中的requires：

template<typename T>
class Matrix
{
    Matrix<T> rand(const size_t &r, const size_t &c) requires (std::is_floating_point<T>::value);
// ...
};

或专门讲授课程

template<typename T, typename Enabler = void>
class Matrix
{
// ...
};

template<typename T>
class Matrix<T, std::enable_if_t<std::is_floating_point<T>::value>>
{
    Matrix<T> rand(const size_t &r, const size_t &c);
// ...
};

Answer 2

当我注释掉所有整数类型时，它可以正常工作，但是我不能做这是因为我需要能够使用Matrix<T>创建T实例是 整体类型 e。我该如何解决？

正如 @ Jarod42 在评论中指出的那样，您可以应用 SFINAE 来限制rand()函数的使用，且仅当模板类型是浮点数。

要注意的一点：通过针对特征中提到的允许类型有条件地实例化类，可以将相同的技术应用于限制类Matrix<T>的实例化。

下面是一个示例代码（用c++17编译）演示了这个想法。

（See online）

#include <iostream>
#include <type_traits> // for std::conjunction, std::negation, std::is_arithmetic, std::is_floating_point, std::enable_if

// traits for filtering out the allowed types
template<typename Type>
using is_allowed = std::conjunction<
    std::is_arithmetic<Type>,    // is equal to  std::is_integral_v<T> || std::is_floating_point_v<T>>
    std::negation<std::is_same<Type, bool>>,    // negate the types which shouldn't be compiled
    std::negation<std::is_same<Type, char>>,
    std::negation<std::is_same<Type, char16_t>>,
    std::negation<std::is_same<Type, char32_t>>,
    std::negation<std::is_same<Type, wchar_t>>
>;

template<typename Type, typename ReType = void>
using is_allowed_type = std::enable_if_t<is_allowed<Type>::value, ReType>;

template<typename Type, typename Enable = void> class Matrix;
// conditional instantiation of the template class
template<typename Type> class Matrix<Type, is_allowed_type<Type>> /* final */
{
public:
    template<typename T = Type>
    std::enable_if_t<std::is_floating_point_v<T>, Matrix<T>> rand(const size_t& r, const size_t& c)
   //^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ SFINAE to restrict the use of rand()
    {
        Matrix<T> result{/*args*/};
        // other code
        return result;
    }
};
template class Matrix<int>;
template class Matrix<long>;
template class Matrix<float>;

int main()
{
   Matrix<double> obj;
   obj.rand(1, 2);
}

由于未使用的模板类型，static_assert <std :: is_floating_point <T> :: value，“”）失败

2 个答案:

（See online）