如何使用静态变量（C ++）干燥这些函数？

Question

我正在从Euler项目中遇到一个问题，该问题涉及查找三角形，正方形，五边形，...，八边形的数字，因此我正在尝试创建此实用程序来验证每种数字。 我决定为每组数字创建筛子以进行快速访问，并将其存储在静态数组中。 我能够制作一个通用的函数来生成每个筛子，但是每个验证函数都极为相似。 由于它们使用静态布尔数组的方式，我看不出一种防止重复这些函数中的代码的好方法。 您有什么干这个的想法？

#ifndef FIGURATE_NUMBERS
#define FIGURATE_NUMBERS

#define SIEVE_MAX 10000

void populateFigurateSieve(bool* sieve, const int ADDER_INCREASE)
{
    int number = 0;
    int adder = 1;

    for (int i = 0; i < SIEVE_MAX; i++)
    {
        if (i == number)
        {
            sieve[i] = true;
            number += adder;
            adder += ADDER_INCREASE;
        }
        else
        {
            sieve[i] = false;
        }
    }

    return;
}

bool isTriangleNumber(long long int n)
{
    static bool triangleNumberSieve[SIEVE_MAX];
    static bool initialized = false;

    if (!initialized)
    {
        populateFigurateSieve(triangleNumberSieve, 1);
        initialized = true;
    }

    return triangleNumberSieve[n];
}

bool isSquareNumber(long long int n)
{
    static bool squareNumberSieve[SIEVE_MAX];
    static bool initialized = false;

    if (!initialized)
    {
        populateFigurateSieve(squareNumberSieve, 2);
        initialized = true;
    }

    return squareNumberSieve[n];
}

bool isPentagonalNumber(long long int n)
{
    static bool pentagonalNumberSieve[SIEVE_MAX];
    static bool initialized = false;

    if (!initialized)
    {
        populateFigurateSieve(pentagonalNumberSieve, 3);
        initialized = true;
    }

    return pentagonalNumberSieve[n];
}

#endif

Answer 1

我很欣赏您的C方法，但是在C ++中，人们喜欢类。 （-：例如，它们允许您通过对常量值进行抽象来避免重复自己。对于三个不同的步骤常量，您具有相同的代码：1、2和3，因此您可以使用类似的方法为它们创建模板：

#include <vector>

constexpr long long SIEVE_MAX = 10000;

template <int ADDER_INCREASE>
class GenericSieve
{
    static std::vector<bool> Sieve;

    static std::vector<bool> populated_sieve()
    {
        int number = 0;
        int adder = 1;
        std::vector<bool> sieve(SIEVE_MAX);

        for (int i = 0; i < SIEVE_MAX; i++)
        {
            if (i == number)
            {
                sieve[i] = true;
                number += adder;
                adder += ADDER_INCREASE;
            }
            else
            {
                sieve[i] = false;
            }
        }

        return sieve;
    }
public:
    static bool belongs(long long n)
    {
        if (Sieve.size() == 0)
        {
            Sieve = populated_sieve();
        }
        return Sieve.at(n);
    }
};
template<int inc>
std::vector<bool> GenericSieve<inc>::Sieve;

// define a sieve for every number you like
using TriangularSieve = GenericSieve<1>;
using SquareSieve = GenericSieve<2>;
using PentagonalSieve = GenericSieve<3>;

// define functions if you will
bool isTriangleNumber(long long int n)
{
    return TriangularSieve::belongs(n);
}
bool isSquareNumber(long long int n)
{
    return SquareSieve::belongs(n);
}
bool isPentagonalNumber(long long int n)
{
    return PentagonalSieve::belongs(n);
}

如您所见，我主要使用您的代码，但是现在它是模板类的所有静态函数。

Answer 2

模板确实是一种分解代码的方法，例如：

template <std::size_t N>
constexpr std::array<bool, N> make_sieve(std::size_t ADDER_INCREASE)
{
    std::size_t number = 0;
    std::size_t adder = 1;
    std::array<bool, N> sieve{};

    for (std::size_t i = 0; i < N; i++)
    {
        if (i == number)
        {
            sieve[i] = true;
            number += adder;
            adder += ADDER_INCREASE;
        }
        else
        {
            sieve[i] = false;
        }
    }
    return sieve;
}

template <std::size_t N, std::size_t Sieve>
constexpr bool belongs(long long n)
{
    constexpr auto sieve = make_sieve<N>(Sieve);

    return sieve[n];
}

constexpr std::size_t SIEVE_MAX = 10'000;

constexpr bool isTriangleNumber(long long int n) { return belongs<SIEVE_MAX, 1>(n); }
constexpr bool isSquareNumber(long long int n) { return belongs<SIEVE_MAX, 2>(n); }
constexpr bool isPentagonalNumber(long long int n) { return belongs<SIEVE_MAX, 3>(n); }

演示

（我更喜欢std::bitset ，但是缺少一些constexpr方法:(）
（如果不能使用constexpr ，则static const auto sieve = make_sieve<N>(Sieve);将只计算一次，而无需使用init标志）。

Answer 3

void doInit(bool& initialized, bool* sieve, int adderIncrease) {
  if (!initialized) {
    populateFigurateSieve(sieve, adderIncrease);
    initialized = true;
  }
}

然后，使用与调用populateFigurateSieve之前相同的参数来调用它，除了还要在前面传递initialized变量。

通过将初始化检查移至一个函数，而不是每次重复执行90％，可以在每个函数中节省2行。

---

遵循DRY原理的最佳方法是尝试查看相似代码的共同点。 在这里，我注意到您正在对每个函数执行相同的初始化检查，主要区别在于您如何调用populateFigurateSieve函数。 然后，我通过对差异进行参数化来制作此函数，同时保持相同结构的相似性。

编辑：更好的是，您不需要初始化的变量。 您可以让它创建并返回一个数组，而不是将指针传递给populate函数：

#include <array>
// ...
std::array<bool, SIEVE_MAX> populateFigurateSieve(const int ADDER_INCREASE) {
  std::array<bool, SIEVE_MAX> sieve {};
  // ... (Your code should still work...,)
  return sieve;
}
// ...
// When making the sieve in the function:
static std::array<bool, SIEVE_MAX> sieve = populateFigurateSieve( /* Required value here */);
// No longer need initialized variable
// ....