以函数为参数的 C++ 函数模板取决于附加参数

Question

我有线搜索算法的实现，例如this Brent method ，我想制作它的通用模板，这将允许我优化关于一个参数 x 的任何标量函数，但我想插入 error_func 不依赖仅在 x 上，但也在一些其他参数上。

也许(伪)代码更能说明我想做什么:

通用库:

typedef double( *scalar_function1D )(double);

// this function vary "x" in order to make error_func(x) close to zero
template< scalar_function1D error_func>
double lineSearch_Brent ( double x, double xmin, double xmax, double tol ){
   double f = error_func(x);
   while( abs( f )>tol ){
       f = error_func(x);
       // body of line search algorithm, details not important
   }
   return x;
}

特定用例:

// we would like to find optimal "x" for this model_error function for given "params"
double model_error( double x, int n, double * params ... /* many other parameters there */ ){
    // body of specific model for error function which depends on "x" but also on other parameters; details not importaint
}

double optimize_x_for_given_model( double xmin, double ymin, int n, double * params ){
   // how to plug in "params" now ?!?
   return lineSearch_Brent<model_error>( 0.5*(xmin+xmax), xmin, xmax, 1.0e-8 );
} 

明显的问题是 model_error 不是 scalar_function1D 类型，因为它有更多参数。

我知道这种问题可以通过面向对象编程来解决，例如像这样:

class Scalar_function1D{ public virtual double eval(double); } // shared interface

class Model_error : public Scalar_function1D { // specific implementation
     public:
     int n;
     double * params;
     virtual double eval(double){ 
        // body which depends on "params"
     };
}

但我想知道如何使用函数模板来完成。

Answer 1

代替传递非类型模板参数:

template< scalar_function1D error_func>
double lineSearch_Brent ( double x, double xmin, double xmax, double tol ) { ... }

只需传递一个任意函数对象:

template <class ScalarFunction1D>
double lineSearch_Brent (ScalarFunction1D error_func, double x, 
    double xmin, double xmax, double tol ) { ... }

例如，这允许您传入一个捕获其他一些参数的 lambda:

lineSearch_Brent([=](double x){ return model_error(x, n, params); },
     0.5*(xmin+xmax), xmin, xmax, 1.0e-8);

或任何合适的。