恰当的模板习语(直觉）

Proper template idiom (intuition)

本文关键字：直觉 习语      更新时间：2024-03-29

我正在尝试从更深入的概念中理解C++模板元编程。我不明白模板的真正含义。具体来说，对于具有静态成员的模板化类，习惯用法是什么。举以下例子：

template <class T>
class Matrix {
private:

public:
static constexpr Matrix<T> Identity(int,int);
static constexpr Matrix<T> Zero(int,int);
static constexpr Matrix<T> Null = Matrix();
typdef value_type;
Matrix();
Matrix(int,int);
}

CCD_ 1的静态成员函数显然构造了典型的矩阵。我的想法是，思考文本(成语(Matrix<T>::Identity的方式将是具有value_type = T的类的恒等矩阵。

TL；DR

重申一下，我相信上面的模板生成了一个类集，这些类具有各自"类型"的静态成员Matrix<T>::Identity。这与某些Matrix::Identity<T>()的其他直观语义相比较，后者对于所有矩阵而言将是类型为T的恒等式。哪个是正确的？

在没有任何其他条件的情况下，Matrix<T>::identity和Matrix::identity<T>之间没有什么不同。它只是看起来像CCD_ 9。所以没有任何成语。

但另一方面，许多实际问题会让你选择更好的。

  1. 什么是Matrix0？如果Matrix<T>表示元素类型为T的矩阵类，那么Matrix本身是什么？它是一个类模板，因此在没有实例化的情况下不能有任何成员。在这种情况下，您应该定义一个单独的类(例如，名为MatrixUtility(，并使用MatrixUtility::identity<T>。听起来很吵，对吧？

  2. 但是，Matrix::identity(或MatrixUtility::identity(呢？通常可以在上下文中推导出类型CCD_ 18。例如：

Matrix<int> a = MatrixUtility::identity(3, 3); // T=int is required in this context.
auto lambda = [](Matrix<double>){};
lambda(MatrixUtility::identity(2, 2)); // T=double is required in this context.

因此，有一种棘手的方法来实现它，通过operator T():的自动推导

struct Helper{
template<typename T>
operator Matrix<T>(){
// construct and return
};
int w, h;
};
struct MatrixUtility{
Helper identity(int w, int h){
return Helper{ w, h };
}
};

并且在这种情况下MatrixUtility实际上是必要的。

  1. 尽管如此，您也需要MatrixUtility::identity<T>，因为有时需要单态性：
template<typename T>
void foo(Matrix<T>);
auto a = MatrixUtility::identity(3, 3); // unexpected, a has type of Helper.
auto b = MatrixUtility::identity<int>(3, 3); // ok.
foo(MatrixUtility::identity(3, 3)); // ill-formed, T is not deducible.
foo(MatrixUtility::identity<int>(3, 3)); // well-formed.

最后，您选择的实现应该依赖于您真正需要的东西。您需要一个多态性，然后选择MatrixUtility::identity；您最需要简化，然后选择Matrix<T>::identity；而不是遵循固定的习语。

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