重复调用一个带非类型模板参数的函数

Question

我有一个带有非类型模板参数int的函数，如下所示：

template <int N>
int foo() { /*...*/ }

我想对从0到32的所有N值进行单元测试这个函数。我有一个函数int expected(int n)，它接受相同的N值并返回预期值。实际上，我想要：

if (foo<0>() != expected(0)) { /* fail... */ }
if (foo<1>() != expected(1)) { /* fail... */ }
if (foo<2>() != expected(2)) { /* fail... */ }
// 30 more lines

我不想手动编写所有的33个测试用例，而且由于变量N是编译时确定的，我也不能轻易地使用运行时循环。

那么，在C++11中，我怎样才能简单地让编译器为我生成测试用例呢？请注意，这种方法不需要使用BOOST_PP_REPEAT式的技巧或代码生成。

- BeeOnRope

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你能澄清一下，如果测试失败，你是想继续还是中止吗？ - M.M

我正在使用Catch2，测试看起来像REQUIRE(foo<0>() == expected(0))，它使用一些Catch2特定的魔法中止，并取决于命令行标志。虽然我并不想在这里引入Catch2宏的复杂性。这回答了你的问题吗，@M.M？ - BeeOnRope

可能是c++通用编译时循环的重复问题。 - francesco

Answer 1

你可以编写一个递归函数模板，使用完全特化来执行测试。例如：

template <int N>
void test() {
    test<N-1>();
    if (foo<N>() != expected(N)) { /* fail... */ }
}

template <>
void test<-1>() {
    // do nothing
}

并像这样运行它

test<32>();

- songyuanyao

Answer 2

在c++14中，你可以像这样做：

最初的回答

#include <type_traits>

template <int beg, int end> struct static_for {
    template <typename Fn> void operator()(Fn const& fn) const {
        if (beg < end) {
            fn(std::integral_constant<int, beg>());
            static_for<beg + 1, end>()(fn);
        }
    }
};

template <int n> struct static_for<n, n> {
    template <typename Fn> void operator()(Fn const& fn) const {}
};

template <int N> int foo() { /*...*/
    return N;
}

int main() {
    static_for<0, 32>()([&](auto i) {
        if (foo<i>() != i) { /* fail... */
        }
    });
    return 0;
}

- Amos

Answer 3

这里是一个方法：

template<int N>
void f();

template<int... N>
void g(std::index_sequence<N...>)
{
  (f<N>(), ...);
}

可以这样调用：

g(std::make_index_sequence<33>());

编辑:

这里是一个实际检查测试是否成功完成的版本:

template<int N>
int f();

int expected(int n);

template<int... N>
bool g(std::index_sequence<N...>)
{
  return ((f<N>() == expected(N)) && ...);
}

这个用法如下：

g(std::make_index_sequence<33>()); // true if all tests are sucessful, false otherwise

- Krystian S

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“(f<N>(), ...);” 这部分在 C++11 或 C++14 下无法编译，至少对我来说是这样。它需要 C++17 吗？ - BeeOnRope

为了匹配模板参数，您可以将index_sequence替换为integer_sequence<int，...>。 - user9400869

虽然不是很重要，但是... OP 要求一个序列“从0到32”，所以 std::make_index_sequence 的模板参数应该是 33，而不是 31（如果我没记错的话）。 - max66

@BeeOnRope - 是的：自C++17起，模板折叠是可用的。 - max66

Answer 4

一种可能的C++14解决方案，它“模拟”了C++17的模板折叠，并在第一次失败时中断f<N> != expected(N)。

template <int N>
void f ();

template <int ... Is>
void g (std::integer_sequence<int, Is...>)
 {
   using unused = int[];

   bool ret { false };

   (void)unused { 0, (ret ? 0 : (ret = (f<Is>() != expected(Is)), 0))... }; 
 }

可以按以下方式调用

g(std::make_integer_sequence<33>());

对于 C++11 的解决方案，你需要一个替代品来代替仅在 C++14 中可用的 std::make_integer_sequence/std::integer_sequence。

- max66