Question

除了简化的通用算法之外，模板在类层次结构上是否有任何好处？例如，在类层次结构中使用模板是否更有效？模板受到程序员对金融工具的高度赞扬，但我并不理解为什么。

Answer 1

当需要速度时，我们使用模板而不是运行时动态多态，模板可能提供编译时多态（在编译时解析）而没有虚拟方法查找开销。

Polymorphism是一个通用的标准编程工具对象可以用作其基础对象的实例但是在哪里将调用派生对象的方法，其中所有的调用都是虚方法将是派生程度最高的类。这个动态多态行为（通常）由使用虚方法为类创建virtual look-up tables，在运行时遍历的表以标识要生成的方法调用。因此，运行时多态性必然需要执行开销（虽然在现代架构上，开销可以忽略不计）。但是，在许多情况下，所需的多态行为是不变的并且可以在编译时确定。然后Curiously Recurring Template Pattern (CRTP)可用于实现静态多态性，这是编程代码中多态的模仿，但是在编译时解决，从而消除了运行时虚拟表查找。

另一个例子是在编译时计算模板的能力，例如像往常一样这样的众所周知的阶乘

unsigned int factorial(unsigned int n) {
  return (n==0)? 1 : n * factorial(n-1); 
}

const int x = factorial(4); // == (4 * 3 * 2 * 1 * 1) == 24
const int y = factorial(0); // == 0! == 1

将在运行时计算。但是使用模板编写

template <int N>
struct Factorial {
    enum { value = N * Factorial<N - 1>::value };
};

template <>
struct Factorial<0> {
    enum { value = 1 };
};

// Factorial<4>::value == 24
// Factorial<0>::value == 1
const int x = Factorial<4>::value; // == 24
const int y = Factorial<0>::value; // == 1

在编译时计算，不会产生运行时开销。

Answer 2

模板与类层次结构

主要是虚拟函数调用的成本。如果函数的实际工作量的计算成本很小，那么虚拟调度的成本可能很高。与内联函数相比，尤其是在紧密循环内使用时。使用运行时多态性排除函数内联的可能性。

C ++模板是一个非常强大的工具......

除了您在C ++标准库中找到的众所周知的通用容器和算法外，C ++模板还支持一系列高级技术，例如：

基本上，您正在编译编译器以构建所需的类。使用得当，这可以提供高度可重用的最佳代码。如果误用，它可以提供比更合适的方法更臃肿的对象代码。

何时使用模板而不是派生类

2 个答案: