有效使用enable_if C++模板以避免类专业化
Effective use of enable_if with C++ templates to avoid class specialization
我在编译代码时遇到问题。 CLANG，G++和ICPC都给出不同的错误消息，
在进入问题本身之前，先了解一下背景知识：
我现在正在研究用于处理矩阵的模板类层次结构。 数据类型（浮点型或双精度型）和"实施策略"都有模板参数，目前包括带循环的常规C++代码和英特尔 MKL 版本。 以下是删节摘要（请忽略此处缺少前瞻性参考等 - 这与我的问题无关）：
// Matrix.h
template <typename Type, typename IP>
class Matrix : public Matrix_Base<Type, IP>;
template <typename Matrix_Type>
class Matrix_Base{
/* ... */
// Matrix / Scalar addition
template <typename T>
Matrix_Base& operator+=(const T value_) {
return Implementation<IP>::Plus_Equal(
static_cast<Matrix_Type&>(*this), value_);
/* More operators and rest of code... */
};
struct CPP;
struct MKL;
template <typename IP>
struct Implementation{
/* This struct contains static methods that do the actual operations */
我现在遇到的麻烦与实现类的实现有关（没有双关语）。 我知道我可以使用实现模板类的专用化来专门化template <> struct Implementation<MKL>{/* ... */};但是，这将导致大量代码重复，因为有许多运算符（例如矩阵标量加法、减法...... ）泛型和专用版本使用相同的代码。
因此，相反，我认为我可以摆脱模板专用化，只使用enable_if为那些在使用 MKL（或 CUDA 等）时具有不同实现的运算符提供不同的实现。
事实证明，这比我最初预期的更具挑战性。 第一个 - 对于operator += (T value_)工作正常。 我添加了检查只是为了确保参数是合理的（如果它是我麻烦的根源，这可以消除，我对此表示怀疑）。
template <class Matrix_Type, typename Type, typename enable_if<
std::is_arithmetic<Type>::value >::type* dummy = nullptr>
static Matrix_Type& Plus_Equal(Matrix_Type& matrix_, Type value_){
uint64_t total_elements = matrix_.actual_dims.first * matrix_.actual_dims.second;
//y := A + b
#pragma parallel
for (uint64_t i = 0; i < total_elements; ++i)
matrix_.Data[i] += value_;
return matrix_;
}
但是，我很难弄清楚如何处理operator *=(T value_)。 这是因为float和double对 MKL 有不同的实现，但在一般情况下并非如此。
这是声明。 请注意，第三个参数是一个虚拟参数，是我试图强制函数重载的尝试，因为我无法使用部分模板函数专用化：
template <class Matrix_Type, typename U, typename Type =
typename internal::Type_Traits< Matrix_Type>::type, typename enable_if<
std::is_arithmetic<Type>::value >::type* dummy = nullptr>
static Matrix_Type& Times_Equal(Matrix_Type& matrix_, U value_, Type dummy_ = 0.0);
一般情况的定义。 :
template<class IP>
template <class Matrix_Type, typename U, typename Type, typename enable_if<
std::is_arithmetic<Type>::value >::type* dummy>
Matrix_Type& Implementation<IP>::Times_Equal(Matrix_Type& matrix_, U value_, Type){
uint64_t total_elements = matrix_.actual_dims.first * matrix_.actual_dims.second;
//y := A - b
#pragma parallel
for (uint64_t i = 0; i < total_elements; ++i)
matrix_.Data[i] *= value_;
return matrix_;
}
当我尝试实现 MKL 的专业化时，麻烦就开始了：
template<>
template <class Matrix_Type, typename U, typename Type, typename enable_if<
std::is_arithmetic<Type>::value >::type* dummy>
Matrix_Type& Implementation<implementation::MKL>::Times_Equal(
Matrix_Type& matrix_,
U value_,
typename enable_if<std::is_same<Type,float>::value,Type>::type)
{
float value = value_;
MKL_INT total_elements = matrix_.actual_dims.first * matrix_.actual_dims.second;
MKL_INT const_one = 1;
//y := a * b
sscal(&total_elements, &value, matrix_.Data, &const_one);
return matrix_;
}
这给了我一个叮当的错误：
_错误："Times_Equal"的外联定义与"实现"中的任何声明都不匹配_
在 G++ 中（略有缩短）
_error： 'Matrix_Type& Implementation：：Times_Equal（...）' 的模板 ID 'Times_Equal<>' 与任何模板声明都不匹配。
如果我将第三个参数更改为 Type，而不是enable_if，代码编译得很好。 但是当我这样做时，我看不到如何为 float 和 double 提供单独的实现。
任何帮助将不胜感激。
std：：enable_if 实现这将非常乏味，因为一般情况必须使用enable_if来实现，如果它不适合其中一个专业，则打开它。
具体到你的代码，我认为编译器无法推断出你的MKL专业化中的Type，因为它隐藏在std：：enable_if中，因此这种专业化永远不会被调用。
与其使用enable_if，不如执行以下操作：
#include<iostream>
struct CPP {};
struct MKL {};
namespace Implementation
{
//
// general Plus_Equal
//
template<class Type, class IP>
struct Plus_Equal
{
template<class Matrix_Type>
static Matrix_Type& apply(Matrix_Type& matrix_, Type value_)
{
std::cout << " Matrix Plus Equal General Implementation " << std::endl;
// ... do general Plus_Equal ...
return matrix_;
}
};
//
// specialized Plus_Equal for MKL with Type double
//
template<>
struct Plus_Equal<double,MKL>
{
template<class Matrix_Type>
static Matrix_Type& apply(Matrix_Type& matrix_, double value_)
{
std::cout << " Matrix Plus Equal MKL double Implementation " << std::endl;
// ... do MKL/double specialized Plus_Equal ...
return matrix_;
}
};
} // namespace Implementation
template <typename Type, typename IP, typename Matrix_Type>
class Matrix_Base
{
public:
// ... matrix base implementation ...
// Matrix / Scalar addition
template <typename T>
Matrix_Base& operator+=(const T value_)
{
return Implementation::Plus_Equal<Type,IP>::apply(static_cast<Matrix_Type&>(*this), value_);
}
// ...More operators and rest of code...
};
template <typename Type, typename IP>
class Matrix : public Matrix_Base<Type, IP, Matrix<Type,IP> >
{
// ... Matrix implementation ...
};
int main()
{
Matrix<float ,MKL> f_mkl_mat;
Matrix<double,MKL> d_mkl_mat;
f_mkl_mat+=2.0; // will use general plus equal
d_mkl_mat+=2.0; // will use specialized MKL/double version
return 0;
}
在这里，我使用了类专用化而不是 std：：enable_if。我发现您与示例中的IP、Type和Matrix_Type类型非常不一致，所以我希望我在这里正确使用它们。
作为关于std：：enable_if的评论的旁白。我会使用表格
template<... , typename std::enable_if< some bool >::type* = nullptr> void func(...);
多
template<... , typename = std::enable_if< some bool >::type> void func(...);
因为它使您能够执行一些其他表单无法完成的功能重载。
希望你能用:)
编辑20/12-13：重新阅读我的帖子后，我发现我应该明确地做CRTP（奇怪的重复模板模式），我在上面的代码中添加了它。我将Type和IP都传递给Matrix_Base.如果你觉得这很乏味，可以提供一个矩阵特征类，Matrix_Base可以从中取出它们。
template<class A>
struct Matrix_Traits;
// Specialization for Matrix class
template<class Type, class IP>
struct Matrix_Traits<Matrix<Type,IP> >
{
using type = Type;
using ip = IP;
};
然后Matrix_Base现在只接受一个模板参数，即矩阵类本身，并从 traits 类中获取类型
template<class Matrix_Type>
class Matrix_Base
{
// Matrix / Scalar addition
template <typename T>
Matrix_Base& operator+=(const T value_)
{
// We now get Type and IP from Matrix_Traits
return Implementation::Plus_Equal<typename Matrix_Traits<Matrix_Type>::type
, typename Matrix_Traits<Matrix_Type>::ip
>::apply(static_cast<Matrix_Type&>(*this), value_);
}
};
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