是否有必要在模板函數中強制轉換文字常量？

Question

我正在編寫必須以單精度和雙精度編譯的代碼。 原始版本僅具有雙精度，但是我現在嘗試通過使用模板啟用單精度。

我的問題是：是否需要使用static_cast<TF>(1.)將1.和7.8 static_cast<TF>(1.)轉換為指定的類型，否則編譯器會處理嗎？ 我發現演員表並不十分漂亮，並且寧願遠離它。 （我還有其他更長的函數，並且包含更多的文字常量）。

template<typename TF>
inline TF phih_stable(const TF zeta)
{
    // Hogstrom, 1988
    return 1. + 7.8*zeta;
}

Answer 1

強制轉換和隱式轉換是兩件事。 對於此示例，您可以將模板函數視為兩個重載函數，但其​​中包含相同的代碼。 在接口級別（參數，返回值），編譯器將生成隱式轉換。

現在，您將不得不問自己的問題是：那些隱式轉換是否可以實現我想要的？ 如果他們這樣做，則保持原樣。 如果不這樣做，則可以嘗試添加顯式轉換（也許使用像TF(1.)這樣的函數樣式轉換），或者，您可以將此函數專門用於double和float 。

另一個不太通用但也許在這里可行的選擇是，切換代碼，即為單精度float編寫代碼，然后讓編譯器應用其隱式轉換。 由於轉換通常只流向較大的類型，它應該符合兩個double和float不會產生任何開銷float 。

Answer 2

當您這樣做時：

return 1. + 7.8*zeta;

文字1.和7.8是double ，因此，如果zeta是float ，則將其首先轉換為double ，然后整個計算將以double精度完成，結果將轉換為float ，這等效至：

return (float)(1. + 7.8 * (double)zeta);

否則，這等效於調用phih_stable(double)並將結果存儲在float ，因此您的模板對於float沒有用。

如果要以單精度進行計算，則需要強制轉換¹ ：

return TF(1.) + TF(7.8) * zeta;

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使用1.f和7.8f怎么7.8f ？ 問題是由於浮點精度， (double)7.8f != 7.8 。 差異約為1e-7 7.8f的實際存儲值（假設32位float ）為：

7.80000019073486328125

7.8的實際存儲值（假設64位double ）為：

7.79999999999999982236431605997

因此，您必須問自己是否接受這種精度損失。

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您可以比較以下兩個實現：

template <class T>
constexpr T phih_stable_cast(T t) {
    return T(1l) + T(7.8l) * t;
}

template <class T>
constexpr T phih_stable_float(T t) {
    return 1.f + 7.8f * t;
}

以及以下斷言：

static_assert(phih_stable_cast(3.4f) == 1. + 7.8f * 3.4f, "");
static_assert(phih_stable_cast(3.4) == 1. + 7.8 * 3.4, "");
static_assert(phih_stable_cast(3.4l) == 1. + 7.8l * 3.4l, "");
static_assert(phih_stable_float(3.4f) == 1.f + 7.8f * 3.4f, "");
static_assert(phih_stable_float(3.4) == 1. + 7.8 * 3.4, "");
static_assert(phih_stable_float(3.4l) == 1.l + 7.8l * 3.4l, "");

最后兩個斷言由於執行計算時的精度損失而失敗。

_{¹當您將函數與long double一起使用時，您甚至應該從long double轉換，以免失去精度： return TF(1.l) + TF(7.8l) * zeta; 。}