3D 向量的高效除法运算符

Question

我有一个简单的 class 3D 矢量模板：

template <typename T>
struct Vec3
{
    T x, y, z;  // vector components
    ...
}

其中模板参数 T 可以是 int、float 或 double（目前无论如何）。重载除法运算符时我有两个要求：

它必须尽可能高效。
它必须仅适用于浮点类型

我想到了这个简短的实现：

template <typename = std::enable_if_t<std::is_floating_point_v<T>>>
Vec3 operator/(T a) const
{
    assert(a != 0);
    T inva = static_cast<T>(1.0)/a;
    return Vec3{inva*x, inva*y, inva*z};
}

关于这段代码的几个问题：

是否有另一种非 SFINAE 方法来限制此成员函数浮动点类型？（我正在使用 C++17）
现代编译器是否足够聪明，可以先计算除法，然后然后执行三次乘法？是不是浪费时间和表现力自己做？
是否值得为常数1.0使用变量模板？编译器是否足够聪明，可以在编译时执行 static_cast ？ C++ static_cast runtime overhead
```
template<typename T>
constexpr T one = T(1.0);
```

编辑：gcc 不介意，但 clang 不会编译上面的代码。这是因为我对 SFINAE 的使用不正确。正确的实施方式是

template <typename U = T,
          typename = std::enable_if_t<std::is_floating_point_v<U>>>
Vec3 operator/(T a) const
{
    ...
}

可以在此处找到更多详细信息：std::enable_if to conditionally compile a member function

Answer 1

Is there another non-SFINAE way to restrict this member function to floating point types? (I am using C++17)

class 的完全或部分专业化（对于部分专业化，需要进行更改以使 class SFINAE 友好）。

重载为自由函数（因为 std::is_floating_point_v 仅适用于少数类型（float、double、long double（+ cv_variant)))

Vec3<float> operator / (const Vec3<float>& vec, float value) {/*..*/}
Vec3<double> operator / (const Vec3<float>& vec, float value) {/*..*/}
Vec3<long double> operator / (const Vec3<float>& vec, float value) {/*..*/}

SFINAE 似乎是更好的选择。

C++20 将引入 requires 以彻底丢弃这些方法：

Vec3 operator/(T a) const requires(std::is_floating_point_v<T>) {/*..*/}

Are modern compilers smart enough to compute the division first and then perform three multiplications? Is it a waste of time and expressiveness to do that myself?

对于浮点数，结果可能不同，因此编译器不会这样做（除非它可以确保它会产生相同的结果）。

Is it worth using a variable template for the constant 1.0? Will the compiler be smart enough to do the static_cast at compile time?

我相信编译器会将代码 static_cast<float>(1.0) 替换为 1.f。

3D 向量的高效除法运算符

Efficient division operator for 3D vectors

c++

operator-overloading

division

sfinae

micro-optimization