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C++17中的clamp函数

news 2025/9/6 3:12:23

一、std::clamp()

其实在前面简单介绍过这个函数，但当时只是一个集中的说明，为了更好的理解std::clamp的应用，本篇再详细进行阐述一次。std::clamp在C++17中其定义的方式为：

template< class T >
constexpr const T& clamp( const T& v, const T& lo, const T& hi );
template< class T, class Compare >
constexpr const T& clamp( const T& v, const T& lo, const T& hi,
                          Compare comp );

说明文档中表明其使用“<”(c++20后使用less，所以T必须可<运算，否则未定义)或自定义comp来实现。无论使用哪种实现，其结果都是返回v（lo~hi范围内）或返回边界值（接近于v的lo或 hi）的引用。注意，如果lo和hi不可比较，则行为未定义。最简单的就是lo>hi，行为即未定义。

二、应用

std::clamp的出现，解决了一个很常见的问题，就是判断范围。这个功能说大不大，但用处非常多，比较在实际中判断电压、电流的值，判断亮度的值，判断数值的域等等，太多了。如果不使用它，就需要自己用if语句来搞定，没有难度，就是少写多写几行代码的事儿。

#include <algorithm>
#include <iostream>

constexpr int HI = 1200;
constexpr int LO = 1;
struct Worker{
    int id = 0;
    bool operator < (const Worker&w)const{
        return id < w.id;
    }
};
int CompFun(const Worker&w1,const Worker&w2){
    return w1.id < w2.id;
}
int main()
{
    int v = 16;
    std::clamp(v, LO, HI);

    Worker loW {LO};
    Worker hiW {HI};

    Worker p1;
    p1.id = 10;
    std::cout<<"use compare func clamp value:"<< std::clamp(p1, loW, hiW,CompFun).id<<std::endl;

    Worker p2;
    p2.id = 11;
    std::cout<<" clamp value:"<< std::clamp(p2,loW,hiW).id<<std::endl;
    //std::cout<<" clamp value:"<< std::clamp(p2,hiW,loW).id<<std::endl;
    return 0;
}

大家可以猜一下，注释部分的结果，再和说明比较即可明白。

三、分析说明

虽然std::clamp方便简单，但在实践应用中，还是需要和实际场景结合，建议如下：
1、基础类型的判断处理可以转移到此函数中
2、复杂的比较要看情况，不一定非为了使用它搞一个小于运算符的重载
std::clamp之所以表现比较好，主要原因是其内联调用相关函数，对一些比较在底层进行了优化（包括编译优化和CPU优化等）。
不过从实际的经验来看，std::clamp对提高效率并不是太大，所以不需要盲目的应用特别是改写以前的比较代码。但在一些比较重视效率或控制代码的简洁程度上还是有很好的作用。