基于“符号性”的部分模板专门化整数类型？

Question

给定：

template<typename T>
inline bool f( T n ) {
  return n >= 0 && n <= 100;
}   

当与 unsigned 类型一起使用时会生成警告：

unsigned n;
f( n ); // warning: comparison n >= 0 is always true

是否有任何聪明的方法可以在 T 时不进行比较 n >= 0是无符号类型？我尝试添加部分模板专业化：

template<typename T>
inline bool f( unsigned T n ) {
  return n <= 100;
}   

但 gcc 4.2.1 不喜欢这样。 （无论如何，我认为这种部分模板专业化是不合法的。）

Answer 1

您可以将 enable_if 与 is_unsigned 类型特征一起使用：

template <typename T>
typename std::enable_if<std::is_unsigned<T>::value, bool>::type f(T n)
{
    return n <= 100;  
}

template <typename T>
typename std::enable_if<!std::is_unsigned<T>::value, bool>::type f(T n)
{
    return n >= 0 && n <= 100;  
}

您可以在 std 中找到 enable_if 和 is_unsigned 或 std::tr1 命名空间（如果您的编译器分别支持 C++0x 或 TR1）。否则，Boost 有一个类型特征库的实现， Boost.TypeTraits。 enable_if 的 boost 实现有点不同； boost::enable_if_c 与 TR1 和 C++0x enable_if 类似。

Answer 2

您可以利用无符号整数的环绕行为。

template<bool> struct bool_ { };

template<typename T>
inline bool f( T n, bool_<false> ) {
  return n >= 0 && n <= 100;
}

template<typename T>
inline bool f( T n, bool_<true> ) {
  return n <= 100;
}

template<typename T>
inline bool f( T n ) {
  return f(n, bool_<(static_cast<T>(-1) > 0)>());
}   

重要的是不要说 >= 0，以避免再次出现警告。以下内容似乎也欺骗了 GCC

template<typename T>
inline bool f( T n ) {
  return (n == 0 || n > 0) && n <= 100;
}   

Answer 3

从 c++17 引入 if constexpr您甚至不需要为此提供专业知识。与普通的 if 语句不同，如果表达式不为 true，if constexpr 中的代码将被丢弃（不编译）。这意味着你可以像这样重写你的函数

template<typename T>
inline bool f( T n ) 
{
    if constexpr (std::is_unsigned_v<T>)
        return n <= 100;
    else
        return n >= 0 && n <= 100;
}   

Answer 4

当 T 是无符号类型时，有什么聪明的方法不进行比较 n >= 0 吗？我尝试添加部分模板专业化：

优化器应该删除比较代码，因为它检测到了条件。

对于 Clang，添加 -Wno-tautological-compare 来消除警告。对于 GCC/G++，添加 -Wno-type-limits 来消除警告。

如果您使用的编译器支持pragma Diagnostic {push|pop}，您可以：

#if (GCC_VERSION >= 40600) || (LLVM_CLANG_VERSION >= 10700) || (APPLE_CLANG_VERSION >= 20000)
# define GCC_DIAGNOSTIC_AVAILABLE 1
#endif    

#if MSC_VERSION
# pragma warning(push)
# pragma warning(disable: 4389)
#endif

#if GCC_DIAGNOSTIC_AVAILABLE
# pragma GCC diagnostic push
# pragma GCC diagnostic ignored "-Wsign-compare"
# if (LLVM_CLANG_VERSION >= 20800) || (APPLE_CLANG_VERSION >= 30000)
#  pragma GCC diagnostic ignored "-Wtautological-compare"
# elif (GCC_VERSION >= 40300)
#  pragma GCC diagnostic ignored "-Wtype-limits"
# endif
#endif

template<typename T>
inline bool f( T n ) {
  return n >= 0 && n <= 100;
}

#if GCC_DIAGNOSTIC_AVAILABLE
# pragma GCC diagnostic pop
#endif

#if MSC_VERSION
# pragma warning(pop)
#endif

另请参阅比较始终由于范围有限，错误...

Answer 5

您可以为 unsigned 类型实现特殊的模板函数实现，例如：

template<class T> bool f(T val);
template<> bool f<unsigned>(unsigned val);

UPDATE Unsigned flag

您可以为您想要使用的所有无符号类型实现不同的实现，或添加 bool 标志如下：

template <class T, bool U> bool f(T val)
{
        if (U)
                return val <= 100;
        else
                return (val >=0 ) && (val <= 100);
}

...

cout << f<int, false>(1) << endl;
cout << f<int, false>(-1) << endl;
cout << f<char, true>(10) << endl;