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c++ - 在 C++ 中可以完全避免使用模板吗？

coder 2024-02-12 原文

我的问题在最后一段中，(在我看来)需要一些解释性的设置。基本上，我想知道是否可以避免使用模板，而是让所有可能的模板类继承自一个基类，该基类声明您将使用的虚拟方法，其中包括一个用于内存分配的函数，在实现时，将返回一个指向派生(非基础)类型的指针。

开始设置

C++ 似乎没有“通用基类”的概念，一切都从中隐式派生；我想该类将像这样定义:

class universal_base
{
};

当然，既然我已经定义了它，我就可以让我所有的类都派生自它。然后，由于多态性，我传递的任何对 universal_base 的引用或指针都将与模板参数基本相同:

template <typename T>

class C
{
   T &x;
   int f(T &y);
   C(T &z): x(z + 1) {}
};

class C
{
   universal_base &x;
   int f(universal_base &y);
   C(universal_base &z): x(z + 1) {}
};

不同的是，在第一个构造中，表达式z + 1不能保证有效；您只需告诉用户 T 必须重载 operator+。在第二个构造中，我可以向 universal_base 添加一个虚拟的 such 运算符:

// in universal_base
public:
 virtual universal_base& operator+(const universal_base &x) = 0;

并在实现中使用 typeid 和 dynamic_cast 来获得正确的参数。这样，就不可能编写格式错误的代码，因为如果您不实现 operator+，编译器会报错。

当然，这种方式不能声明非引用类型的成员:

class C: public universal_base
{
  universal_base x; // Error: universal_base is a virtual type
};

不过，这可以通过谨慎使用初始化来解决。事实上，如果我想为上面的内容创建一个模板，

template <typename T>
class C: public universal_base
{
  T x;
};

我几乎肯定会在某个时候给它T 类型的对象。在这种情况下，我没有理由不能执行以下操作:

class universal_base
{
  public:
   virtual universal_base& clone() = 0;
};

class C: public universal_base
{
  universal_base &x;
  C(universal_base &y) : x(y.clone()) {}
}

实际上，我创建了一个在运行时确定类型的变量。这当然需要适本地初始化每个 C 类型的对象，但我认为这不是一个巨大的牺牲。

这不是学术性的，因为它具有以下用途:如果我正在编写一个旨在链接到其他程序并以某种通用方式处理它们的数据的模块，我不可能知道将要使用的类型。模板在这种情况下没有帮助，但上述技术工作正常。

结束设置

所以，我的问题是:这是否完全取代了模板，对初始化的事情取模？它是否效率低下或存在某种危险？

最佳答案

模板提供编译时多态性；虚函数提供运行时多态性。

当然，没有什么是编译时能做而运行时不能做的。不同之处在于:

  1. 表现
  2. 编译时检查

您对 typeid 和 dynamic_cast 的使用会导致运行时性能下降。一般来说，虚函数也是如此；在现代 CPU 上，对可变位置的调用可能比对固定位置的调用慢数百倍(因为它们往往会破坏指令预取机制)。

所以性能绝对是一个问题。

下一步... 除非您强制每个 类实现每个 运算符，否则您将面临其中一个运行时检查失败的风险。如果模板试图在未实现它的类型上调用 +，结果将是编译时错误。

一般来说，模板的静态特性允许更好的编译时检查和优化。但是您的想法在语义上没有任何错误。

关于c++ - 在 C++ 中可以完全避免使用模板吗？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/6741632/

amp43codeuniversal_baseuniversalc++templatespolymorphism

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