C++函数式编程代码片段

C++ functional programming code snippets

本文关键字：代码 片段 编程 函数 C++      更新时间：2023-10-16

我一直在做一个名为：C++11/14的函数式编程特性的项目（我在大学的一门课）。关于这些主题，有几个现有的来源和类似的演示，我找到了一个不久前，它包含了几个我还没有完全理解的代码片段（不知何故，它们可以与函数式编程联系起来）。代码段A和B属于递归，而C则属于lazy求值。我想在下面与大家分享：

代码段A：

#include <iostream>
template <int N>
struct Factorial {
    static int const val = N * Factorial<N - 1>::val;
};
template <>
struct Factorial <0> {
    static int const val = 1;
};
int main() {
    int factorial_of_6 = Factorial<6>::val;
    std::cout << factorial_of_6 << std::endl;
    return 0;
}

这里的重点是编译时评估（为了避免运行时计算并提高性能）吗？或者还有其他优势吗？

代码段B：

#include <iostream>
template <int ...>
struct my_sum;
template <>
struct my_sum <> {
    static const int value {0};
};
template <int i, int ... tail>
struct my_sum <i, tail ...> {
    static const int value = i + my_sum<tail ...>::value;
};
int main() {
    int sum {my_sum<1, 2, 3, 4, 5>::value};
    std::cout << sum << std::endl;
    return 0;
}

上述问题同样适用。

这是另一个可能类似的片段：

代码段C：

#include <iostream>
template <typename... Args>
void some_function (Args ...) {
    std::cout << sizeof...(Args) << std::endl;
}
int main() {
    some_function ("Every little thing gonna be alright...", 1.0 / 0.0);
    return 0;
}

"演示中说：C++很渴望，但以下内容会起作用。"这是不是意味着，在我不在乎给定的表达式之前，我可以说出它们的数量？

请尽可能具体和详细，并非常感谢您的耐心和提前提供的帮助。：）

代码段A

这被称为Template Metaprogramming，它基本上是一种在编译时使用模板生成代码的技术。这提高了运行时性能，因为计算不是在运行时完成的，而是在编译时完成的。

代码段A在编译时计算给定数字的阶乘：

template <int N>
struct Factorial {
    static int const val = N * Factorial<N - 1>::val;
};

这将struct Factorial定义为采用int的模板。在那个struct中，有一个static const变量。变量是static，因此您不必创建Factorial的实例来访问它，只需使用Factorial::val而不是

Factorial factorial;
factorial.val;

变量是const，因为给定数字的阶乘总是相同的，而且如果不是const，项目就不会编译，因为编译器无法知道你是否在其他地方更改了变量。

变量的值为N * Factorial<N - 1::val;，基本上将N与前一个数的阶乘相乘。这是因为阶乘是如何定义的（3! = 2! * 3 = 1! * 2 * 3 = 1 * 2 * 3 = 6）。

template <>
struct Factorial <0> {
    static int const val = 1;
};

这为N = 0定义了一个完全专用的struct。这一点非常重要，否则上一个函数中使用的递归将永远不会停止。

那么，得到一个数N的阶乘就很容易了，Factorial<N>::val。这将在编译时进行计算。

代码段b

这也是Template Metaprogramming。

template <int ...>
struct my_sum;

这定义了一个空模板struct，它采用int...（一个Parameter Pack），这样它就可以被专门化（见下一点）。

template <>
struct my_sum <> {
    static const int value {0};
};

当没有给定模板参数时，这专门用于struct my_sum（这是因为Parameter Pack可能是空的，因此当Parameter Pack展开时，模板参数将是空的）。由于与之前相同的原因，value是static和const，并且它是使用initializer list初始化的0（对于int，int i = 0;和int i{ 0 };之间没有区别）。

template <int i, int ... tail>
struct my_sum <i, tail ...> {
    static const int value = i + my_sum<tail ...>::value;
};

这将struct my_sum定义为一个模板，它包含两个模板参数，一个int和一个int参数包。这用于获取参数包的第一个值的值，因为不能对参数包（它不是数组）进行索引。然后，value被初始化为i（包的第一个值）加上其他值的value作为参数包，该参数包被扩展（使用...）：

int sum = my_sum<1, 2, 3>::value;

这调用my_sum<int i, int... tail>，i是1，tail是2, 3。value是i + my_sum<tail...>::value，所以它是1 + my_sum<2, 3>。my_sum<2, 3>再次调用相同的函数2 + my_sum<3>::value。现在我们有了1 + 2 + my_sum<3>::value。my_sum<3>::value再次调用相同的函数，但现在参数包为空！所以value就是1 + 2 + 3 + my_sum<>::value。CCD_ 57是CCD_ 58（如所定义的），因此CCD_。

代码段C

表达式被求值，但程序不会崩溃，因为求值时的表达式是double。只有当表达式是int时，它才会与Integer division by zero exception崩溃。如果你要这样做：

int zero = 0; 
double d = 1.0 / zero;

那么CCD_ 63将具有值CCD_。

函数some_function是以参数包作为模板参数的模板函数。然后它调用对参数包中的元素进行计数的sizeof...，并使用std::cout将其输出。

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