实现可变参数最小/最大功能

问题描述 投票：25回答：4

我正在实现可变的最小/最大函数。目标是利用编译时已知的参数数量并执行展开的评估（避免运行时循环）。代码的当前状态如下（呈现min - max类似）

#include <iostream>  

using namespace std;

template<typename T>
T vmin(T val1, T val2)
{
    return val1 < val2 ? val1 : val2;
}

template<typename T, typename... Ts>
T vmin(T val1, T val2, Ts&&... vs)
{
    return val1 < val2 ?
        vmin(val1, std::forward<Ts>(vs)...) : 
            vmin(val2, std::forward<Ts>(vs)...);
}

int main()
{
    cout << vmin(3, 2, 1, 2, 5) << endl;    
    cout << vmin(3., 1.2, 1.3, 2., 5.2) << endl;
    return 0;
}

现在this works，但我有一些问题/问题：

  1. 非可变重载必须通过值接受其参数。如果我尝试传递其他类型的ref，我会得到以下结果 通用引用&& - >编译错误 const引用const& - >好的 简单引用& - >编译错误 现在我知道function templates mix weirdly with templates但是有没有具体的技术诀窍呢？我应该选择什么类型的参数？
  2. 参数包的扩展不会足够吗？我是否真的需要将我的参数转发给递归调用？
  3. 当在struct中包装并作为静态成员函数公开时，这个函数是否更好地实现。部分专业的能力会给我带来什么吗？
  4. 功能版本是否有更强大/更有效的实现/设计？ （特别是我想知道constexpr版本是否与模板元编程的效率相匹配）
c++ templates c++11 variadic-templates
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live example

这确实可以完美地转发参数。它依赖于RVO作为返回值，因为它返回一个值类型而不管输入类型，因为common_type就是这样做的。

我实现了common_type演绎，允许传入混合类型，以及“预期”结果类型输出。

我们支持min of 1元素，因为它使代码更加流畅。

#include <utility>
#include <type_traits>

template<typename T>
T vmin(T&&t)
{
  return std::forward<T>(t);
}

template<typename T0, typename T1, typename... Ts>
typename std::common_type<
  T0, T1, Ts...
>::type vmin(T0&& val1, T1&& val2, Ts&&... vs)
{
  if (val2 < val1)
    return vmin(val2, std::forward<Ts>(vs)...);
  else
    return vmin(val1, std::forward<Ts>(vs)...);
}


int main()
{
  std::cout << vmin(3, 2, 0.9, 2, 5) << std::endl;

  std::cout << vmin(3., 1.2, 1.3, 2., 5.2) << std::endl;

  return 0;
}

现在，虽然以上是一个完全可以接受的解决方案，但它并不理想。

表达式((a<b)?a:b) = 7是合法的C ++，但是vmin( a, b ) = 7不是，因为std::common_type decays是盲目的参数（由我认为过度反应导致它在std::common_type的旧实现中输入两个值类型时返回rvalue引用）。

简单地使用decltype( true?a:b )很有吸引力，但它都会导致rvalue引用问题，并且不支持common_type特化（例如，std::chrono）。所以我们都想使用common_type并且不想使用它。

其次，编写一个不支持无关指针并且不让用户更改比较函数的min函数似乎是错误的。

以下是上述更复杂的版本。 live example：

#include <iostream>
#include <utility>
#include <type_traits>

namespace my_min {

  // a common_type that when fed lvalue references all of the same type, returns an lvalue reference all of the same type
  // however, it is smart enough to also understand common_type specializations.  This works around a quirk
  // in the standard, where (true?x:y) is an lvalue reference, while common_type< X, Y >::type is not.
  template<typename... Ts>
  struct my_common_type;

  template<typename T>
  struct my_common_type<T>{typedef T type;};

  template<typename T0, typename T1, typename... Ts>
  struct my_common_type<T0, T1, Ts...> {
    typedef typename std::common_type<T0, T1>::type std_type;
    // if the types are the same, don't change them, unlike what common_type does:
    typedef typename std::conditional< std::is_same< T0, T1 >::value,
      T0,
    std_type >::type working_type;
    // Careful!  We do NOT want to return an rvalue reference.  Just return T:
    typedef typename std::conditional<
      std::is_rvalue_reference< working_type >::value,
      typename std::decay< working_type >::type,
      working_type
    >::type common_type_for_first_two;
    // TODO: what about Base& and Derived&?  Returning a Base& might be the right thing to do.
    // on the other hand, that encourages silent slicing.  So maybe not.
    typedef typename my_common_type< common_type_for_first_two, Ts... >::type type;
  };
  template<typename... Ts>
  using my_common_type_t = typename my_common_type<Ts...>::type;
  // not that this returns a value type if t is an rvalue:
  template<typename Picker, typename T>
  T pick(Picker&& /*unused*/, T&&t)
  {
    return std::forward<T>(t);
  }
  // slight optimization would be to make Picker be forward-called at the actual 2-arg case, but I don't care:
  template<typename Picker, typename T0, typename T1, typename... Ts>
  my_common_type_t< T0, T1, Ts...> pick(Picker&& picker, T0&& val1, T1&& val2, Ts&&... vs)
  {
    // if picker doesn't prefer 2 over 1, use 1 -- stability!
    if (picker(val2, val1))
      return pick(std::forward<Picker>(pick), val2, std::forward<Ts>(vs)...);
    else
      return pick(std::forward<Picker>(pick), val1, std::forward<Ts>(vs)...);
  }

  // possibly replace with less<void> in C++1y?
  struct lesser {
    template<typename LHS, typename RHS>
    bool operator()( LHS&& lhs, RHS&& rhs ) const {
      return std::less< typename std::decay<my_common_type_t<LHS, RHS>>::type >()(
          std::forward<LHS>(lhs), std::forward<RHS>(rhs)
      );
    }
  };
  // simply forward to the picked_min function with a smart less than functor
  // note that we support unrelated pointers!
  template<typename... Ts>
  auto min( Ts&&... ts )->decltype( pick( lesser(), std::declval<Ts>()... ) )
  {
    return pick( lesser(), std::forward<Ts>(ts)... );
  }
}

int main()
{
  int x = 7;
  int y = 3;
  int z = -1;
  my_min::min(x, y, z) = 2;
  std::cout << x << "," << y << "," << z << "\n";
  std::cout << my_min::min(3, 2, 0.9, 2, 5) << std::endl;
  std::cout << my_min::min(3., 1.2, 1.3, 2., 5.2) << std::endl;
  return 0;
}

上述实现的缺点是大多数类不支持operator=(T const&)&&=delete - 即，它们不会阻止rvalues被分配，如果min中的某个类型没有，则可能导致意外。基本类型。

这是一个旁注：开始删除你的右值参考operator=s人。

15
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我很欣赏Yakk提出的返回类型的想法，所以我不需要，但它变得更简单：

template<typename T>
T&& vmin(T&& val)
{
    return std::forward<T>(val);
}

template<typename T0, typename T1, typename... Ts>
auto vmin(T0&& val1, T1&& val2, Ts&&... vs)
{
    return (val1 < val2) ?
      vmin(val1, std::forward<Ts>(vs)...) :
      vmin(val2, std::forward<Ts>(vs)...);
}

返回类型推导非常棒（可能需要C ++ 14）。

3
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您不能将临时绑定到非const引用，这就是您可能收到编译错误的原因。也就是说，在vmin(3, 2, 1, 2, 5)中，参数是临时的。如果你将它们声明为例如int first=3,second=2等，它将起作用，然后调用vmin(first,second...)

2
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4）这是实现此函数的constexpr版本的一种可能方法：

#include <iostream>
#include <type_traits>

template <typename Arg1, typename Arg2>
constexpr typename std::common_type<Arg1, Arg2>::type vmin(Arg1&& arg1, Arg2&& arg2)
{
    return arg1 < arg2 ? std::forward<Arg1>(arg1) : std::forward<Arg2>(arg2);
}

template <typename Arg, typename... Args>
constexpr typename std::common_type<Arg, Args...>::type vmin(Arg&& arg, Args&&... args)
{
    return vmin(std::forward<Arg>(arg), vmin(std::forward<Args>(args)...));
}

int main()
{
    std::cout << vmin(3, 2, 1, 2, 5) << std::endl;
    std::cout << vmin(3., 1.2, 1.3, 2., 5.2) << std::endl;
}

见live example。

编辑：正如@Yakk在评论中指出的那样，代码std::forward<Arg1>(arg1) < std::forward<Arg2>(arg2) ? std::forward<Arg1>(arg1) : std::forward<Arg2>(arg2)在某些情况下可能会引起问题。在这种情况下，arg1 < arg2 ? std::forward<Arg1>(arg1) : std::forward<Arg2>(arg2)是更合适的变体。

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