根据模板参数添加成员函数和成员变量

Question

我有一系列函数{f_n}，其中f_0是连续的，f_1是连续可微的，$ f_ {n} \在C ^ {n} [a，b] $等等。我有一个C ++类，通过矢量f_n上的查找表给出v的数值评估

template<int n, typename Real=double>
class f
{
public:
    f() { /* initialize v */ }

    Real operator()(Real x) { /* find appropriate index for x, and interpolate */}

private:
    std::vector<Real> v;
};

但是，如果f是可区分的（n >= 1），我想添加一个成员函数：

template<int n, typename Real=double>
class f
{
public:
    f() { /* initialize v and dv */ }

    Real operator()(Real x) { /* find appropriate index for x, and interpolate on v */}

    Real prime(Real x) { /* find appropriate index for x, and interpolate on dv */}

private:
    std::vector<Real> v;
    std::vector<Real> dv;
};

我还想为n> = 2添加第二个派生成员，依此类推。这可以在一个班级完成吗？ （C ++ 17语法对我来说是可以接受的。）

Answer 1

对于每个n > 0，我们添加一个新的成员函数，将该值作为从下一级继承的参数：

template<int n, typename Real=double>
class f
    : public f<n-1, Real>
{
public:
    f() { /* initialize dv */ }

    using f<n-1, Real>::prime;
    Real prime(Real x, integral_constant<int, n>) { 
        /* find appropriate index for x, and interpolate on dv */
    }

protected:
    std::vector<Real> dv;
};

基础版本添加operator()的位置：

template<typename Real=double>
class f<0, Real>
{
public:
    f() { /* initialize v */ }

    Real operator()(Real x) { /* find appropriate index for x, and interpolate */}
    Real prime(Real x) { return (*this)(x); }

protected:
    std::vector<Real> v;
};

这意味着一阶导数称为prime(x, integral_constant<int, 1>{})，二阶导数称为prime(x, integral_constant<int, 2>{})等。

Answer 2

您可以简单地使用模板成员函数和static_assert，以确保您不会使用类不支持的派生。例如：

template <int n, /* other stuff */>
class f
{
  /* Other stuff not shown */
  template <int p>
  Real prime(Real x)
  {
    static_assert(p <= n, "unsupported derivative");
    /* do whatever you need to to implement the pth derivative */
  }
};

因此，类型为f <1>的对象将支持prime <1>（）但不支持prime <2>（）等。如果您不小心在f <1>类型的对象上调用prime <3>，编译器将调用您在它上面。由您决定是否要将prime<0>视为与operator ()相同或更改static_assert以包含对p > 0的检查。