模板化函数或带有指向基类的指针的函数

Posted 2023-02-22

【中文标题】模板化函数或带有指向基类的指针的函数

【英文标题】：Templated function or function with pointer to base class

【发布时间】：2020-01-10 16:37:12

【问题描述】：

当我想为几种不同类型的输入类使用一个函数（这里称为do_some_work()/do_some_templated_work()）并且我不想多次重写该函数时，据我所知，我可以使用模板函数，或从基类派生所有涉及的类，并使用该基类的指针。我为这两种情况编写了一个简短的测试程序：

#include <iostream>
#include <string>


class BaseClass 
public:
    BaseClass()
        class_name = std::string("Base class");
    

    virtual ~BaseClass();

    virtual double work_func(const double a, const double b) 
        (void) a;
        (void) b;
        return 0;
    ;
    virtual void print_class_name(void) ;
private:
    std::string class_name;
;

class DerivedClassA : public BaseClass
public:
    DerivedClassA()
        class_name = std::string("Class A");
    

    ~DerivedClassA() override 

    

    double work_func(const double a, const double b) override
        return a + b;
    

    void print_class_name(void) override
        std::cout << class_name << '\n';
    

private:
    std::string class_name;
;

class DerivedClassB : public BaseClass
public:
    DerivedClassB()
        class_name = std::string("Class B");
    

    ~DerivedClassB() override 

    

    double work_func(const double a, const double b) override
        return a - b;
    

    void print_class_name(void) override
        std::cout << class_name << '\n';
    
private:
    std::string class_name;
;

void do_some_work(BaseClass &test_class)
    test_class.print_class_name();
    std::cout << test_class.work_func(5, 6) << '\n';


template <class T>
void do_some_templated_work(T &test_class) 
    test_class.print_class_name();
    std::cout << test_class.work_func(5, 6) << '\n';


int main()

    std::cout << "Hello World!" << std::endl;
    DerivedClassA AClass;
    DerivedClassB BClass;
    do_some_work(AClass);
    do_some_work(BClass);
    do_some_templated_work(AClass);
    do_some_templated_work(BClass);
    return 0;

在查看 ASM 代码时，我没有看到其中任何一个的直接优势（不过，这可能与编译开关有关）。因此，这里有什么我没有考虑的事情吗？在比较两者时，这两种方法是否各有优缺点？或者是否有第三种方法可以用于相同目的？

【问题讨论】：

你知道纯虚函数吗？如果你写= 0;而不是BaseClass中那些虚函数的无意义的函数体，它就变成了一个抽象基类。如果您不熟悉它，我建议您研究一下。

此外，如果您只是通过重新声明将class_name 隐藏在所有派生类中，那么在基类中声明class_name 是没有意义的。成员变量不能被覆盖或类似的东西。

“在查看 ASM 代码时，我没有看到其中任何一个的直接优势” 对于那个玩具示例，编译器可能会进行非常好的优化（去虚拟化），使上述选择相同.如果它不做这些优化，你的静态分派（模板函数）仍然对运行时分派有作用，因为来自T 的调用方法不是final（T 不一定是最派生的类型）。

【参考方案1】：

一般来说，第一个选项涉及虚拟调度（即在运行时跳转到正确的函数），而第二个选项已经知道要在编译时调用的正确函数。后者通常具有较少的开销并为编译器开辟了更多优化机会，但可能存在缺点（代码大小、指令缓存等）。性能将始终取决于细节，所以如果你关心它，请介绍一下。

开箱即用的继承不能做的事情是，例如从 work_func 返回不同类型的值 - 这就是模板的亮点。

另一方面，继承（尤其是在遵循 Liskov 替换原则时）可以使接口的契约/期望更加清晰（void do_some_templated_work(T &test_class) 并没有告诉您 T 需要实现，例如 print_class_name） .

【讨论】：

参考。性能：从一个概念更改为另一个概念相当耗时，并且需要进行大量代码更改，因此如果我不必为这两种情况分析完整代码，我会更喜欢