如何使用静态变量（C ++）来干掉这些函数？

Question

我在Project Euler中遇到了一个问题，包括找到Triangle，Square，Pentagonal，......，八角形数字，所以我正在尝试创建这个实用程序来验证每种数字。我决定为每组数字创建快速访问的筛子，我将它存储在一个静态数组中。我能够制作一个能生成每个筛子的通用函数，但这使得每个验证函数都非常相似。由于他们使用静态bool数组的方式，我没有看到避免重复这些函数中的代码的好方法。你有什么想法来干这个？

#ifndef FIGURATE_NUMBERS
#define FIGURATE_NUMBERS

#define SIEVE_MAX 10000

void populateFigurateSieve(bool* sieve, const int ADDER_INCREASE)
{
    int number = 0;
    int adder = 1;

    for (int i = 0; i < SIEVE_MAX; i++)
    {
        if (i == number)
        {
            sieve[i] = true;
            number += adder;
            adder += ADDER_INCREASE;
        }
        else
        {
            sieve[i] = false;
        }
    }

    return;
}

bool isTriangleNumber(long long int n)
{
    static bool triangleNumberSieve[SIEVE_MAX];
    static bool initialized = false;

    if (!initialized)
    {
        populateFigurateSieve(triangleNumberSieve, 1);
        initialized = true;
    }

    return triangleNumberSieve[n];
}

bool isSquareNumber(long long int n)
{
    static bool squareNumberSieve[SIEVE_MAX];
    static bool initialized = false;

    if (!initialized)
    {
        populateFigurateSieve(squareNumberSieve, 2);
        initialized = true;
    }

    return squareNumberSieve[n];
}

bool isPentagonalNumber(long long int n)
{
    static bool pentagonalNumberSieve[SIEVE_MAX];
    static bool initialized = false;

    if (!initialized)
    {
        populateFigurateSieve(pentagonalNumberSieve, 3);
        initialized = true;
    }

    return pentagonalNumberSieve[n];
}

#endif

Answer 1

我很欣赏你的C方法，但在C ++中，人们喜欢类。 （ - ：例如，它们允许您通过抽象常量值来不重复自己。对于三个不同的步长常量，您有相同的代码：1,2和3，因此您可以使用以下内容为它们创建模板：

#include <vector>

constexpr long long SIEVE_MAX = 10000;

template <int ADDER_INCREASE>
class GenericSieve
{
    static std::vector<bool> Sieve;

    static std::vector<bool> populated_sieve()
    {
        int number = 0;
        int adder = 1;
        std::vector<bool> sieve(SIEVE_MAX);

        for (int i = 0; i < SIEVE_MAX; i++)
        {
            if (i == number)
            {
                sieve[i] = true;
                number += adder;
                adder += ADDER_INCREASE;
            }
            else
            {
                sieve[i] = false;
            }
        }

        return sieve;
    }
public:
    static bool belongs(long long n)
    {
        if (Sieve.size() == 0)
        {
            Sieve = populated_sieve();
        }
        return Sieve.at(n);
    }
};
template<int inc>
std::vector<bool> GenericSieve<inc>::Sieve;

// define a sieve for every number you like
using TriangularSieve = GenericSieve<1>;
using SquareSieve = GenericSieve<2>;
using PentagonalSieve = GenericSieve<3>;

// define functions if you will
bool isTriangleNumber(long long int n)
{
    return TriangularSieve::belongs(n);
}
bool isSquareNumber(long long int n)
{
    return SquareSieve::belongs(n);
}
bool isPentagonalNumber(long long int n)
{
    return PentagonalSieve::belongs(n);
}

如您所见，我主要使用您的代码，但现在它是模板化类的所有静态函数。

Answer 2

模板确实是一种分解代码的方法，例如：

template <std::size_t N>
constexpr std::array<bool, N> make_sieve(std::size_t ADDER_INCREASE)
{
    std::size_t number = 0;
    std::size_t adder = 1;
    std::array<bool, N> sieve{};

    for (std::size_t i = 0; i < N; i++)
    {
        if (i == number)
        {
            sieve[i] = true;
            number += adder;
            adder += ADDER_INCREASE;
        }
        else
        {
            sieve[i] = false;
        }
    }
    return sieve;
}

template <std::size_t N, std::size_t Sieve>
constexpr bool belongs(long long n)
{
    constexpr auto sieve = make_sieve<N>(Sieve);

    return sieve[n];
}

constexpr std::size_t SIEVE_MAX = 10'000;

constexpr bool isTriangleNumber(long long int n) { return belongs<SIEVE_MAX, 1>(n); }
constexpr bool isSquareNumber(long long int n) { return belongs<SIEVE_MAX, 2>(n); }
constexpr bool isPentagonalNumber(long long int n) { return belongs<SIEVE_MAX, 3>(n); }

Demo

（我会更喜欢std::bitset，但缺少一些constexpr方法:(） （如果你不能使用constexpr，static const auto sieve = make_sieve<N>(Sieve);只允许计算一次，没有你的init标志）。

Answer 3

void doInit(bool& initialized, bool* sieve, int adderIncrease) {
  if (!initialized) {
    populateFigurateSieve(sieve, adderIncrease);
    initialized = true;
  }
}

然后使用与之前调用populateFigurateSieve相同的参数调用它，除了您还在前面传递initialized变量。

通过将初始化检查移动到函数而不是每次重复90％，每个函数可以节省2行。

---

遵循DRY原则的最佳方法是尝试查看类似代码的共同点。在这里，我注意到你正在为每个函数执行相同的初始化检查，主要区别在于你如何调用populateFigurateSieve函数。然后我通过参数化差异来实现该功能，同时保持相同的一般结构。

编辑：更好的是，您不需要初始化变量。您可以让它创建并返回一个数组，而不是将指针传递给populate函数：

#include <array>
// ...
std::array<bool, SIEVE_MAX> populateFigurateSieve(const int ADDER_INCREASE) {
  std::array<bool, SIEVE_MAX> sieve {};
  // ... (Your code should still work...,)
  return sieve;
}
// ...
// When making the sieve in the function:
static std::array<bool, SIEVE_MAX> sieve = populateFigurateSieve( /* Required value here */);
// No longer need initialized variable
// ....