我需要static_cast我的数字模板值吗？

Question

我目前正在编写一个模板化的c++物理库。在我的函数中，我经常要显式地比较或设置某些数值。我的目标是编写尽可能通用的库，因此我希望尽可能支持浮点数和整数类型。

为了使类型正确，我经常在代码中使用显式强制转换为T。当然，在我的所有案例中，这都被解释为一个static_cast。因此，我的问题是:我真的需要static_cast这些值吗？或者我可以通过做/不做来获得运行时管理费用吗？

一个例子：

我现在有这样的功能：

template <class T> auto is_elliptic(T eccentricity, T semi_major_axes = T(1)) {
   return T(0) <= eccentricity < T(1) && T(0) < semi_major_axes;
}

不过，我也可以这样写：

template <class T> auto is_elliptic(T eccentricity, T semi_major_axes = T(1.0)) {
   return T(0.0) <= eccentricity < T(1.0) && T(0.0) < semi_major_axes;
}

如下所示：

template <class T> auto is_elliptic(T eccentricity, T semi_major_axes = 1) {
   return 0 <= eccentricity < 1 && 0 < semi_major_axes;
}

或者像这样：

template <class T> auto is_elliptic(T eccentricity, T semi_major_axes = 1.0) {
   return 0.0 <= eccentricity < 1.0 && 0.0 < semi_major_axes;
}

我不太关心这两种版本的可读性。我也不关心这个事实，在这里使用整数类型可能是无用的。我只想知道：

• 这些实现之间有什么区别吗？
• 如果是，那是什么？
• 另外，在此代码编译器上可能的优化依赖于吗？

编辑：

• 如果我想支持自定义的数字类型，这其中的任何一个会改变吗？

编辑：

正如注释中指出的那样，上面使用的链式比较实际上是错误的。代码应该类似于：

return T(0) <= eccentricity && eccentricity < T(1) && T(0) < semi_major_axes;

此外，可以使用constexpr版本对代码进行运行时优化：

template <class T> constexpr auto is_elliptic(T eccentricity) {
    return T(0) <= eccentricity && eccentricity < T(1);
}
template <class T> constexpr auto is_elliptic(T eccentricity, T semi_major_axes) {
    return T(0) <= eccentricity && eccentricity < T(1) && T(0) < semi_major_axes;
}

Answer 1

取决于你想要什么。

这个答案假设T是int或float (尽管它适用于具有类似行为的double、long或自定义类型)，x具有T类型。

• 如果使用演员阵容：

这是非常简单的理解。但是，对于在T类型中不能表示常量的情况，请小心。0.5>x与(int)0.5>x不一样。

• 如果没有使用强制转换：

如果提升操作数有不同的类型，则应用附加的隐式转换集，称为通常的算术转换，目的是生成公共类型.

(来自arithmetic )

| T     | Comparison | Equivalent to |
+-------+------------+---------------+
| int   | 0<x        | 0<x           |
| int   | 0.f<x      | 0.f<(float)x  |        (*)
| float | 0<x        | (float)0<x    |
| float | 0.f<x      | 0.f<x         |

对于(*)，比较是在float上进行的，而转换常量(int(0.f<x))将对整数进行比较。对于其他情况，也是一样的。

关于编译器开销:编译可能稍微慢一些，但考虑到编译标准库头的速度已经有多慢，这并不重要。