我发现了两种在编译时初始化整数数组的好方法 here和 here .
不幸的是,两者都不能直接转换为初始化 float 组;我发现我不太适合模板元编程,无法通过反复试验来解决这个问题。
首先让我声明一个用例:
constexpr unsigned int SineLength = 360u;
constexpr unsigned int ArrayLength = SineLength+(SineLength/4u);
constexpr double PI = 3.1415926535;
float array[ArrayLength];
void fillArray(unsigned int length)
{
for(unsigned int i = 0u; i < length; ++i)
array[i] = sin(double(i)*PI/180.*360./double(SineLength));
}
如您所见,就可用信息而言,此数组可以声明为constexpr
。
但是,对于链接的第一种方法,生成器函数 f
必须如下所示:
constexpr float f(unsigned int i)
{
return sin(double(i)*PI/180.*360./double(SineLength));
}
这意味着需要一个 float
类型的模板参数。这是不允许的。
现在,第一个想到的想法是将 float 存储在一个 int 变量中——数组索引在计算后没有任何变化,因此假装它们是另一种类型(只要 byte-长度相等)完全没问题。
但是请看:
constexpr int f(unsigned int i)
{
float output = sin(double(i)*PI/180.*360./double(SineLength));
return *(int*)&output;
}
不是有效的 constexpr
,因为它包含的不仅仅是 return 语句。
constexpr int f(unsigned int i)
{
return reinterpret_cast<int>(sin(double(i)*PI/180.*360./double(SineLength)));
}
也不行;尽管人们可能认为 reinterpret_cast
确实做了这里需要的事情(即什么都没有),但它显然只适用于指针。
按照第二种方法,生成器函数看起来会略有不同:
template<size_t index> struct f
{
enum : float{ value = sin(double(index)*PI/180.*360./double(SineLength)) };
};
本质上是相同的问题:该枚举不能是 float
类型,并且该类型不能被屏蔽为 int
。
现在,尽管我只是在“假装 float
是一个 int
”的路径上解决了这个问题,但我实际上并不喜欢这条路径(除了它不工作)。我更喜欢一种将 float
实际处理为 float
的方式(并且将 double
处理为 double
),但我看不出有什么办法可以绕过强加的类型限制。
可悲的是,关于这个问题有很多问题,这些问题总是指整数类型,淹没了对这个专门问题的搜索。同样,关于将一种类型屏蔽为另一种类型的问题通常不会考虑 constexpr
或模板参数环境的限制。
参见 [1] [2] [3]和 [4] [5]等等
最佳答案
假设您的实际目标是使用一种简洁的方法来初始化 float 数组,并且它不一定拼写为 float array[N]
或 double array[N]
而是std::array<float, N> array
或 std::array<double, N> array
这是可以做到的。
数组类型的意义在于std::array<T, N>
可以复制 - 不像 T[N]
.如果可以复制,则可以通过函数调用获取数组的内容,例如:
constexpr std::array<float, ArrayLength> array = fillArray<N>();
这对我们有什么帮助?好吧,当我们可以调用一个以整数作为参数的函数时,我们可以使用 std::make_index_sequence<N>
使用 std::size_t
的编译时序列来自 0
至 N-1
.如果我们有,我们可以使用基于索引的公式轻松初始化数组,如下所示:
constexpr double const_sin(double x) { return x * 3.1; } // dummy...
template <std::size_t... I>
constexpr std::array<float, sizeof...(I)> fillArray(std::index_sequence<I...>) {
return std::array<float, sizeof...(I)>{
const_sin(double(I)*M_PI/180.*360./double(SineLength))...
};
}
template <std::size_t N>
constexpr std::array<float, N> fillArray() {
return fillArray(std::make_index_sequence<N>{});
}
假设用于初始化数组元素的函数实际上是一个constexpr
表达式,这种方法可以生成一个 constexpr
.函数const_sin()
这是为了演示目的而做的,但显然,它没有计算 sin(x)
的合理近似值。 .
评论表明到目前为止的答案并不能完全解释发生了什么。因此,让我们将其分解为易于理解的部分:
目标是生成一个
constexpr
数组填充了合适的值序列。但是,数组的大小应该可以通过调整数组大小轻松更改N
.也就是说,从概念上讲,目标是创造constexpr float array[N] = { f(0), f(1), ..., f(N-1) };
在哪里
f()
是生成constexpr
的合适函数.例如,f()
可以定义为constexpr float f(int i) { return const_sin(double(i) * M_PI / 180.0 * 360.0 / double(Length); }
但是,输入对
f(0)
的调用,f(1)
等需要随着N
的每次更改而更改.因此,应该进行与上述声明基本相同的操作,但无需额外输入。解决方案的第一步是替换
float[N]
通过std:array<float, N>
: 在std::array<float, N>
时无法复制内置数组可以复制。也就是说,初始化可以委托(delegate)给参数化为N
的函数。 .也就是说,我们会使用template <std::size_t N> constexpr std::array<float, N> fillArray() { // some magic explained below goes here } constexpr std::array<float, N> array = fillArray<N>();
在函数中,我们不能简单地遍历数组,因为非
const
下标运算符不是constexpr
.相反,数组需要在创建时进行初始化。如果我们有一个参数包std::size_t... I
代表序列0, 1, .., N-1
我们可以做std::array<float, N>{ f(I)... };
因为扩展实际上等同于打字
std::array<float, N>{ f(0), f(1), .., f(N-1) };
那么问题就变成了:如何得到这样的参数包?我不认为它可以直接在函数中获取,但可以通过使用合适的参数调用另一个函数来获取。
使用别名
std::make_index_sequence<N>
是类型std::index_sequence<0, 1, .., N-1>
的别名.实现的细节有点神秘,但是std::make_index_sequence<N>
,std::index_sequence<...>
, friends 是 C++14 的一部分(它们是由 N3493 基于例如 this answer from me 提出的)。也就是说,我们需要做的就是调用一个参数类型为std::index_sequence<...>
的辅助函数。并从那里获取参数包:template <std::size_t...I> constexpr std::array<float, sizeof...(I)> fillArray(std::index_sequence<I...>) { return std::array<float, sizeof...(I)>{ f(I)... }; } template <std::size_t N> constexpr std::array<float, N> fillArray() { return fillArray(std::make_index_sequence<N>{}); }
此函数的[未命名]参数仅用于具有参数包
std::size_t... I
被推导。
关于c++ - 如何在编译时初始化一个 float 组?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/34310866/