我需要 static_cast 我的数字模板值吗？

Question

我目前正在编写一个模板化的 C++ 物理库。在我的函数中，我经常必须明确地比较或设置某些数值。我的目标是编写尽可能通用的库，因此我希望尽可能支持浮点和整数类型。

为了获得正确的类型，我经常在我的代码中使用对 T 的显式转换。在我的所有案例中，这当然被解释为 static_cast 。因此，我的问题是：我真的需要 static_cast 这些值吗？或者我可以通过 doing/not 这样做来获得运行时开销吗？

例子：

我目前有这样的功能：

template <class T> auto is_elliptic(T eccentricity, T semi_major_axes = T(1)) {
   return T(0) <= eccentricity < T(1) && T(0) < semi_major_axes;
}

不过，我也可以这样写：

template <class T> auto is_elliptic(T eccentricity, T semi_major_axes = T(1.0)) {
   return T(0.0) <= eccentricity < T(1.0) && T(0.0) < semi_major_axes;
}

像这样：

template <class T> auto is_elliptic(T eccentricity, T semi_major_axes = 1) {
   return 0 <= eccentricity < 1 && 0 < semi_major_axes;
}

或者像这样：

template <class T> auto is_elliptic(T eccentricity, T semi_major_axes = 1.0) {
   return 0.0 <= eccentricity < 1.0 && 0.0 < semi_major_axes;
}

我不太关心这两个版本的可读性。我也不关心在此处使用整数类型可能毫无用处的事实。我只想知道：

这些实现之间有区别吗？
如果是，那是什么？
此外，是否可以根据此代码编译器进行优化？

编辑：

如果我想支持自定义数值类型，这会有什么变化吗？

编辑：

正如评论中指出的那样，上面使用的链式比较实际上是错误的。代码应该是这样的：

return T(0) <= eccentricity && eccentricity < T(1) && T(0) < semi_major_axes;

此外，可以使用 constexpr 版本对代码进行运行时优化：

template <class T> constexpr auto is_elliptic(T eccentricity) {
    return T(0) <= eccentricity && eccentricity < T(1);
}
template <class T> constexpr auto is_elliptic(T eccentricity, T semi_major_axes) {
    return T(0) <= eccentricity && eccentricity < T(1) && T(0) < semi_major_axes;
}

Answer 1

看你想要什么。

此答案假定 T 是 int 或 float（尽管它适用于 double、long 或具有类似行为的自定义类型), x 的类型为 T.

如果使用强制转换：

这很容易理解。但是，要注意常量在类型 T 中不可表示的情况。 0.5>x 与 (int)0.5>x 不同。

如果不使用转换：

[I]f the promoted operands have different types, additional set of implicit conversions is applied, known as usual arithmetic conversions with the goal to produce the common type [...].

（来自 https://en.cppreference.com/w/cpp/language/operator_arithmetic ）

| T     | Comparison | Equivalent to |
+-------+------------+---------------+
| int   | 0<x        | 0<x           |
| int   | 0.f<x      | 0.f<(float)x  |        (*)
| float | 0<x        | (float)0<x    |
| float | 0.f<x      | 0.f<x         |

对于 (*)，比较是在 float 上进行的，而强制转换常量 (int(0.f<x)) 将在整数上进行比较。其他情况同理。

关于编译器开销：编译可能稍微慢一些，但考虑到编译标准库头文件的速度已经有多慢，应该没什么大不了的。

我需要 static_cast 我的数字模板值吗？

Do I need to static_cast my numeric template values?

c++

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