CRTP を使用して C の仮想関数のオーバーヘッドを排除するにはどうすればよいですか?

仮想関数のオーバーヘッドを排除するための CRTP による静的ポリモーフィズム

C では、仮想メンバー関数は動的ディスパッチにより実行時オーバーヘッドを引き起こす可能性があります。 CRTP (Curiously Recurring Template Pattern) は、このオーバーヘッドを回避し、静的なポリモーフィズムを実現するメカニズムを提供します。

インターフェイスを強制する CRTP

1 つのアプローチは、次のようにインターフェイスを静的に強制することです。基本クラスを派生クラスに直接埋め込み、基本クラス テンプレートでインターフェイスを指定します。

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

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

これを行うことにより、各派生クラスは独自の foo() 関数を実装する責任を負います。これにより、基本クラスの仮想関数が実行時に必要なくなることが保証されます。

コンパイル時の型推定

もう 1 つの手法は、pointer-to-base またはベースへの参照イディオムを作成し、コンパイル時に配線を実行します。コンパイル時に派生クラスの型を推測するテンプレート関数を使用すると、静的なディスパッチを実現できます。

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

これにより、動的なディスパッチの必要性がなくなり、パフォーマンスが最適化されます。したがって、インターフェイス定義とコンパイル時の型推論を組み合わせることで、CRTP は静的ポリモーフィズムを有効にし、動的ポリモーフィズムに関連する実行時のオーバーヘッドを削減します。

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