移植 C++到 C# - 模板

Question

我正在将 C++ 应用程序移植到 C#，并跨模板运行。我已经阅读了一些关于这些的内容，并且我知道一些模板类似于 .Net 泛型。我读了 SO回答 这个案例很好地总结了这一点。

然而，C++ 模板的某些用途似乎与泛型没有直接关系。在下面来自 Wikipedia 的 模板元编程 文章的示例中，模板似乎接受一个值，而不是一个类型。我不太确定如何将其移植到 C# 中？

template <int N>
struct Factorial 
{
    enum { value = N * Factorial<N - 1>::value };
};

template <>
struct Factorial<0> 
{
    enum { value = 1 };
};

// Factorial<4>::value == 24
// Factorial<0>::value == 1
void foo()
{
    int x = Factorial<4>::value; // == 24
    int y = Factorial<0>::value; // == 1
}

显然，对于这个例子，我可以这样做：

public int Factorial(int N){
    if(N == 0) return 1;
    return Factorial(N - 1);
}

但在我看来，这似乎是对函数的重构，而不是对语义相似代码的移植。

Answer 1

不幸的是.Net 泛型只能接受类型。 C++ 模板采用编译器视为常量表达式的其他值，因为它们实际上只是扩展为更多代码的宏。

这意味着将代码转换为方法调用的想法是最好的选择。您可以使方法调用返回带有 .Value 属性的类型（按照您的示例），从而使移植的代码与模板相似：

return Factorial(N-1).Value;

Answer 2

在下面的示例中......模板似乎接受一个值，而不是一个类型。

这不是你最大的问题。事实上，理论上这个问题可以在 C# 中通过使用 Church numeric 或依赖于嵌套的 Peano 表示来解决泛型类型。¹

但是，您的问题是 C# 不允许模板专门化。在您的示例中，模板专业化负责定义 0 的阶乘为 1，而不是与所有其他数字相同。 C# 不允许这样做。

因此，无法在递归模板（通用）定义中指定基本情况，因此没有递归。 C# 泛型不是图灵完备的，而 C++ 模板是图灵完备的。

---

¹ 像这样：

class Zero { }

class Successor<T> : Zero where T : Zero { }

// one:
Successor<Zero>
// two:
Successor<Successor<Zero>>
// etc.

对这些数字实施操作留给读者作为练习。

Answer 3

简而言之，并不是 C++ 模板中可以完成的所有操作都可以在 C# 泛型中完成。对于接受非类型值的模板，必须根据具体情况适当处理和重构每种情况。

Answer 4

这与我能想到的最接近：

public class Factorial<T>
    where T : IConvertible 
    {
        public T GetFactorial(T t)
        {
            int int32 = Convert.ToInt32(t);
            if (int32 == 0)
                return (T) Convert.ChangeType( 1, typeof(T));
            return GetFactorial( (T) Convert.ChangeType(int32-1, typeof(T)) );
        }
    }

问题是您无法定义泛型并将其限制为 ValueTypes。这适用于字节、Int16 和 Int32。也适用于 Int64 的小值。