Wie kann CRTP verwendet werden, um den Overhead virtueller Funktionen in C zu eliminieren?

Statischer Polymorphismus mit CRTP zur Eliminierung des Overheads virtueller Funktionen

In C können virtuelle Memberfunktionen aufgrund des dynamischen Versands einen Laufzeitoverhead verursachen. CRTP (Curiously Recurring Template Pattern) bietet einen Mechanismus, um diesen Overhead zu vermeiden und statischen Polymorphismus zu erreichen.

CRTP zur Durchsetzung der Schnittstelle

Ein Ansatz besteht darin, die Schnittstelle statisch durchzusetzen direktes Einbetten der Basisklasse in die abgeleitete Klasse und Angeben der Schnittstelle in der Basisklassenvorlage:

<code class="cpp">template <class Derived>
struct base {
  void foo() {
    static_cast<Derived *>(this)->foo();
  }
};

struct my_type : base<my_type> {
  void foo() {};
};</code>

Auf diese Weise wird jede abgeleitete Klasse für die Implementierung ihrer eigenen foo()-Funktion verantwortlich. Dadurch wird sichergestellt, dass die virtuelle Funktion der Basisklasse zur Laufzeit nicht mehr benötigt wird.

Typableitung zur Kompilierungszeit

Eine andere Technik besteht darin, die Verwendung von Zeiger-zu-Basis oder zu vermeiden Referenz-zu-Basis-Redewendungen und führen Sie die Verknüpfung zur Kompilierzeit durch. Durch die Verwendung von Vorlagenfunktionen, die den abgeleiteten Klassentyp zur Kompilierungszeit ableiten, kann ein statischer Versand erreicht werden:

<code class="cpp">template <class T>
void bar(base<T> &obj) {
  obj.foo(); // will do static dispatch
}</code>

Dadurch entfällt die Notwendigkeit eines dynamischen Versands und ermöglicht eine optimierte Leistung. Durch die Kombination der Schnittstellendefinition und der Typableitung zur Kompilierungszeit ermöglicht CRTP also statischen Polymorphismus und reduziert den mit dynamischem Polymorphismus verbundenen Laufzeitaufwand.

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