每周贴士 #231: 两点之间：一些稍被忽视的算法

（原文链接：https://abseil.io/tips/231 译者：clangpp@gmail.com）

每周贴士 #231: 少用Flags，尤其是在库代码中

• 最初发布于：2024-03-07
• 作者：James Dennett
• 更新于：2024-09-30
• 短链接：abseil.io/tips/231

概述

最近的一些C++版本中，标准库加入了一些函数，他们的唯一任务就是提供两点（x和y）之间的一些（特定的）点：std::clamp (来自C++17)std::midpoint和std::lerp（来自C++20）。

把这些函数模板加入标准库有两个目的。第一，统一这些操作的术语——这点很容易被认识到；第二，特别是std::midpoint和std::lerp的情况，它提供了高质量的实现以避免常见的错误。

所有这些操作都是constexpr，意味着既能用在运行期又能用在编译期。支持的输入数据类型取决于特定的操作，而且std::midpoint和std::clamp还提供了额外的灵活性。详情如下。

std::clamp

std::clamp(x, min, max)把x“夹”在区间[min, max]以内。更直白地说，如果x已经在min到max之间（含两点），那么std::clamp(x, min, max)返回x；对于落在此区间之外的x，std::clamp返回min或max中距x最近的那个值。这个操作等价于std::max(std::min(x, max), min)，只是更直接地表达目的（也少了很多给读者的谜语代码）。

警告：虽然std::clamp返回引用，但是依赖此行为的代码是隐晦和不常见的，而且需要给读者一个注释作为警报。传给std::clamp一个临时变量并且绑定返回值到一个临时变量，很容易不小心创建一个悬挂引用：

// `std::clamp(1, 3, 4)`返回一个指向临时变量的引用，该临时变量初始化自`3`，不应该超越该临时变量的生命周期使用。
// 参阅 See [Tip #101](https://abseil.io/tips/101).
const int& dangling = std::clamp(1, 3, 4);

std::clamp适用于任何可以用<比较大小的类型（或传一个用户提供的比较器std::clamp(x, min, max, cmp)）。
Warning: While std::clamp returns a reference, code depending on that is subtle and unusual, and would warrant a comment to alert readers. It is easy to accidentally create a dangling reference by passing a temporary to std::clamp and binding the result to a temporary:

std::midpoint

std::midpoint干的事儿没什么惊喜：std::midpoint(x, y)返回x和y的中点（x和y是整数的话，向x方向取整）。

std::midpoint(x, y)适用于任何浮点型或整型（不含bool）。买一送一，std::midpoint(p, q)还适用于指向数组元素的指针p, q。

std::lerp

std::lerp中的“lerp”是“linear interpolation”（线性插值）的缩写。std::lerp(x, y, t)返回从x到y之间t分数距离的值。例如，std::lerp(x, y, 0)返回x，std::lerp(x, y, 1)返回y，std::lerp(x, y, 0.5)可以被简化为std::midpoint(x, y)。

注：别看它的起名（译者注：叫内插(interpolation)），当输入t超过[0, 1]区间的时候，std::lerp还可以用作外插(extrapolation)。例如，std::lerp(100, 101, -2)取值是98, std::lerp(100, 101, +2)是102。

std::lerp适用于浮点型。

建议

1. 这些库函数的主要好处之一是提供共同的术语。跟以往一样，推荐使用这些标准的工具，而不是从头发明轮子。
2. 任何合适的时候，使用std::midpoint(x, y)而不是std::lerp(x, y, 0.5)。
3. 避免声明引用指向std::clamp的返回值。