调用模板函数递归（C++）

我正在写一个模板数学矩阵类来适应一些新的C++ 11点的特性，基本宣告如下：调用模板函数递归（C++）

template <typename Type, int kNumRows, int kNumCols> 
class Matrix { ... };

类有一个成员函数返回一个未成年人（后来用于计算N×N矩阵的行列式）。

Matrix<Type, kNumRows - 1, kNumCols - 1> minor(const int row, const int col) { 
    static_assert(kNumRows > 2, ""); 
    static_assert(kNumCols > 2, ""); 

    ... 
}

我然后创建了一个非成员函数来计算任何正方形矩阵的行列式：）

template <typename Type, int kSize> 
Type determinant(const Matrix<Type, kSize, kSize>& matrix) { 
    switch (kSize) { 
    case 2: 
    return 0; // For now unimportant 
    case 3: 
    // Recursively call the determinant function on a minor matrix 
    return determinant(matrix.minor(0, 0)); 
    } 
    ... 
}

在主（I创建一个3×3矩阵并在其上调用determinant。 这不会编译。编译器有效地移动到案例3，创建一个次矩阵并在其上调用determinant。 然后它再次步入case 3，通过尝试创建1x1次要结果产生static_assert。

问题很简单：我在这里错过了什么吗？是否像递归调用模板函数简单地不允许？这是一个编译器故障（我怀疑它）？

为了完整起见，我使用了Clang ++。

来源

2012-12-11 Stijn Frishert

只是一个小的设计评论 - 你真的不应该使用尺寸或索引“INT”;另一个需要避免的是常量传值;请参阅http://www.viva64.com/en/a/0050/和http://www.viva64.com/en/t/0030/和http://www.devx.com/tips/Tip/26546 – Matt

@Matt：感谢提醒，我查看了链接。切换到size_t/ptrdiff_t。按常值传递确实看起来有点偏离，但Herb Sutter（链接指向的人）自己说'仍然使参数在同一个函数的定义中为常量，如果它不会被修改'。当我使用模板时，声明和定义在同一个文件中，这使得剪切结点变得有点困难。 –

当然，没问题！模板的含义好点，够公平的。 – Matt

模板确定要在编译的时候做的，但switch声明确定如何在运行时做的。即使正确的情况在编译时“明显”，编译器也会为所有开关情况生成代码，或者至少验证有效性。

而不是使用switch，尽量超载决定：

template <typename Type> 
Type determinant(const Matrix<Type, 1, 1>& matrix) { 
    return matrix(0,0); 
} 

template <typename Type> 
Type determinant(const Matrix<Type, 2, 2>& matrix) { 
    return 0; // (incorrect math) 
} 

template <typename Type, int kSize> 
Type determinant(const Matrix<Type, kSize, kSize>& matrix) { 
    return determinant(matrix.minor(0,0)); // (incorrect math) 
}

来源

2012-12-11 13:00:09 aschepler

接受此答案，因为它解释了代码中最清晰的问题（这将帮助具有相同问题的人）。谢谢！为了将来引用其他人：这个问题的数学确实是不正确的，还有其他资源要学习矩阵数学。 –

编译器会生成所有代码路径，即使这些代码路径在执行过程中并未全部访问（实际上可能会在优化步骤中被删除）。因此，determinant<Type, kSize - 1, kSize - 1>总是实例化，即使是kSize < 3.

您需要部分专业的功能，以防止这一点，你需要适当超载determinant功能：

template <typename Type> 
Type determinant(const Matrix<Type, 2, 2>& matrix) { 
    ... 
}

这使得switch顺便说一句，在你的功能冗余的声明。

来源

2012-12-11 12:56:09

我不知道编译器是否创建了所有的代码路径，但是如果您考虑这一点，这是有道理的。模板和开关的组合使用看起来确实不错，但我无法理解我做错了什么。感谢您清除此:) :) –

你需要使用模板特在编译的时候做开关：

template <typename Type, int kSize> 
struct Determinate { 
    Type operator()(const Matrix<Type, kSize, kSize>& matrix) const { 
     // Recursively call the determinant function on a minor matrix 
     return Determinate<Type, kSize-1>{}(matrix.minor(0, 0)); 
    } 
}; 
template <typename Type> 
struct Determinate<Type, 2> { 
    Type operator()(const Matrix<Type, kSize, kSize>& matrix) const { 
     return 0; // For now unimportant 
    } 
}; 
template <typename Type, int kSize> 
Type determinant(const Matrix<Type, kSize, kSize>& matrix) { 
    return Determinate<Type, kSize>{}(matrix); 
}

来源

2012-12-11 12:56:17 Mankarse

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