c++ - 在 C++ 编译期间检查数字是否为质数

Question

我有一个模板类，它采用无符号整数作为模板参数，但我必须确保该数字是质数。例如，我可以在构造函数中检查它，但最好在编译期间进行检查。

这是我正在使用的断言模板:

template <bool statement>
class Assert;

template <>
struct Assert<true> {};

我可以在任何要编译的代码中简单地创建一个这种类型的对象，使用我的条件作为参数，如果条件为假，它就不会编译。问题是我必须检查某个数字是否为素数。让它成为 n。

我想出了一个想法，包括一个单独的文件“PrimeTest.h”，并尝试通过在该文件中包含同一文件来将 n 除以从 n-1 到 1 的每个数字。我就是这样使用它的:

#define SUSPECT n
#include "PrimeTest.h"

这是“PrimeTest.h”:

#ifdef SUSPECT

    #ifndef CURRENT
        #define CURRENT (SUSPECT-1)
    #endif // CURRENT

    #ifndef FINISHED

    #if CURRENT>100
        #define IS_PRIME
        #define FINISHED
    #else
        #if SUSPECT%CURRENT==0
            #define IS_NOT_PRIME
            #define FINISHED
        #else
            #define CURRENT (CURRENT-1)  // THAT DOES NOT WORK!!!
            #include "PrimeTest.h"
        #endif // SUSPECT % CURRENT != 0
    #endif

    #endif // FINISHED

#endif // SUSPECT

但这就是问题所在:我无法以任何我能想到的方式减少 CURRENT，包括临时值和#pragma push_macro 指令。有什么想法吗？

Answer 1

您不需要预处理器在编译时计算某些东西。通常，当需要计算时，您使用模板元编程(或 chris 在他的回答中建议的 constexpr 函数)

通过模板元编程，您可以按如下方式解决任务:

首先你定义一个模板，它可以在编译时检查给定值是否为N。被 D 整除或任何低于 D 的值大于 1。

template <int N, int D>
struct tmp {
    static const bool result = (N%D) && tmp<N,D-1>::result;
};

template <int N>
struct tmp<N,1> {
    static const bool result = true;
};

值tmp<N,D>::result是true仅当数字 2、3、... D不分N .

有了上面的工具，创建is_prime编译时检查器相当简单:

template <int N>
struct is_prime {
    static const bool result = tmp<N,N-1>::result;
};

现在编译时值is_prime<N>::result是true什么时候N是质数，false否则。该值可以提供给更多模板，例如 Assert你的。