使用 CRTP 确定性地生成代码

Question

我最近开始接触模板魔法，尤其是 CRTP。我知道模板是用来让编译器为我们生成代码的，所以我想知道是否可以制作一个模板 "decide" 我们希望它为特定 class 包含函数的哪些部分.例如，如果我有以下代码：

crtp.h

#include <iostream>
using std::endl;
using std::cout;

template<class T>
class A {
public:
    void func() {
        constexpr unsigned short mask = T::GetMask();
        if (mask & 1) {
            /*
            Do Something
            */
            cout << "Mask 1" << endl;
        }
        if (mask & 1 << 3) {
            /*
            Do Something else
            */
            cout << "Mask 2" << endl;
        }
    }
};

class B : public A<B> {
    friend class A<B>;
protected:
    static constexpr unsigned short GetMask() { return 0x0001; }
};

class C : public A<C> {
    friend class A<C>;
protected:
    static constexpr unsigned short GetMask() { return 0x0009; }
};

main.cpp

#include "ctrp.h"
#include <iostream>
#include <vector>

using std::cout;
using std::vector;
using std::getchar;
using std::endl;

int main() {
    B b;
    C c;
    cout << "B:" << endl;
    b.func();
    cout << endl << "C:" << endl;
    c.func();
    getchar();
}

执行时产生：

B:
Mask 1

C:
Mask 1
Mask 2

效果很好，完全符合我的要求。从我的角度来看，问题是 if 语句应该是不必要的。当我处理常量表达式时，编译器应该拥有它需要的一切，可以简单地跳过分支并知道执行 class B 的第一部分和 class C.

的两个部分。

我想从中获利，并特别告诉编译器删除特定 class 不需要的部分，以避免在运行时出现不必要的分支。不幸的是，我不知道该怎么做，有什么想法吗？提前致谢

编辑

为了回应一些很棒的建议，C++17 的 constexpr if 表达式是一个近乎完美的解决方案，我不知道它存在，但不幸的是我无法使用。我仅限于使用 C++14。

Answer 1

在编译时使用模板元编程模拟if/else 不能那样工作。您必须想象 if/else 使用不同的思维方式。

而不是

    if (mask & 1) {
        /*
        Do Something
        */
        cout << "Mask 1" << endl;
    }
    if (mask & 1 << 3) {
        /*
        Do Something else
        */
        cout << "Mask 2" << endl;
    }

您必须使用以下内容：

   function1_selector<mask & 1>::dostuff();
   function2_selector<mask & 1 << 3 >::dostuff();

哪里

template <bool> struct function1_selector
{
  static void dostuff() { /* Do nothing */ }
};

template <> struct function1_selector<true> // Specialize for true
{
   static void dostuff() { /* Do something useful */ }
};

类似地为 function2_selector 添加代码。

Answer 2

如果您关心性能，编译器很可能会优化所有 "dead" 分支甚至 if 条件，如果它可以在编译期间对其进行评估的话。

更糟糕的是，在 C++17 constexpr if 之前，所有分支都需要格式正确。在这种情况下，您可以 "outsource" 特殊（静态成员）函数的功能并使用专门化来调用正确的函数。有关示例，请参见@R Sahu 的回答。

使用 CRTP 确定性地生成代码

Using CRTP To Deterministically Generate Code

c++

templates

constexpr

crtp

deterministic