为不需要专门化的 double 和 std::complex 创建函数模板

Question

作为学习练习，我试图创建一个函数来就地计算厄米特共轭。当所有条目都是真实的时，它应该表现得像一个简单的转置，因此应该使用双精度。我知道我可以单独专门研究 double，并且在这个特定示例中是可行的。但是，我认为专业化对于像 ODE 求解器这样的更大问题会变得乏味。

我尝试了以下方法

#include <complex>

const size_t ZERO = 0ul;

template <class value_type,
          class container_type = value_type*>
auto
hermitianConjugate(container_type buffer, size_t width)
{
    for (size_t row = ZERO; row < width; row++)
    {
        for (size_t col = ZERO; col < width; col++)
        {
            auto temp = std::conj(buffer[col * width + row]);
            if (std::imag(temp) == 0)
            {
                // works for both double and std::complex
                buffer[row * width + col] = buffer[col * width + row];
            } else 
            {
                // for std::complex
                buffer[row * width + col] = temp;
                // raises error when value_type is double
            }
        }
    }
}

是否有不涉及显式专业化的解决方法？如果有意义的话，有什么方法可以“静态”使用条件分支吗？

Answer 1

如果你有 c++17，你可以使用 if-constexpr。这实质上创建了不同的专业化，而无需编写单独的函数。

#include <complex>
#include <type_traits>

const size_t ZERO = 0ul;

template <class value_type,
          class container_type = value_type*>
auto
hermitianConjugate(container_type buffer, size_t width)
{
    for (size_t row = ZERO; row < width; row++)
    {
        for (size_t col = ZERO; col < width; col++)
        {
            if constexpr (std::is_same_v<value_type, std::complex<double>>) {
                // only for complex
                buffer[row * width + col] = std::conj(buffer[col * width + row]);
            }
            else
            {
                // for double
                buffer[row * width + col] = buffer[col * width + row];
            }
        }
    }
}

如果您没有 c++17，您可以编写一个重载函数来执行不同的任务，具体取决于类型：

#include <complex>

const size_t ZERO = 0ul;

constexpr double myconj(double x) noexcept { return x; }
std::complex<double> myconj(std::complex<double> x) { return std::conj(x); }

template <class value_type,
          class container_type = value_type*>
auto
hermitianConjugate(container_type buffer, size_t width)
{
    for (size_t row = ZERO; row < width; row++)
    {
        for (size_t col = ZERO; col < width; col++)
        {
            buffer[row * width + col] = myconj(buffer[col * width + row]);
        }
    }
}

请注意 std::conj 已经有一个专门用于 double 的重载，但在本例中它 returns 一个 std::complex.

为不需要专门化的 double 和 std::complex 创建函数模板

Creating a function template for double and std::complex that does not require specialization

c++

templates

metaprogramming

complex-numbers

template-meta-programming