是否有任何与虚拟模板功能等效的模式？答案

【问题标题】：Is there any pattern equivalent to virtual template function?是否有任何与虚拟模板功能等效的模式？
【发布时间】：2020-09-12 01:33:19
【问题描述】：

我正在开发一个监控工具，我专注于降低运行时开销和一个简单的 API。对于低开销的运行时开/关切换，我选择使用状态模式，并为了简化模板参数包的使用。

现在我第一次在分离编译时和运行时的线上进行斗争，当然不能让虚拟模板函数工作。

考虑到以下限制，我正在寻找解决方法或等效解决方案：

“禁用”状态的最低运行时成本
灵活的 API
预 C++17 合规性

如果不可能，那也没关系...

代码示例：

static struct /*Disabled*/ State
{
    template <typename... Args>
    /*virtual*/ void operator()(const char * category, Args&&... args) { /*noop*/ }
} 
disabled;

static struct Enabled : State
{
    template <typename... Args>
    /*virtual*/ void operator()(const char * category, Args&&... args) { /*processing category and args*/ }
} 
enabled;

struct Monitor
{
    static State* state;

    template <typename... Args>
    static void write(const char * category, Args&&... args)
    {
        state->operator()(category, std::forward<Args>(args)...);
    }
};

State* Monitor::state = &enabled;

int main()
{
    Monitor::write("BulletCount", 42);
    Monitor::write("Spell", "EnergyShield", true);
}

上面的代码可以编译，但是如果没有虚拟继承，我永远无法达到Enabled 状态。删除模板并进行大量重载可以做到这一点，但如果可以避免，它可能会成为一个非常优雅的解决方案。

【问题讨论】：

FWIW 这被称为表达问题，主要方法（多方法）已经提出了十多年的尘埃落定（stroustrup.com/multimethods.pdf）。有一个有趣的库，叫做 yomm2 (github.com/jll63/yomm2)，它实现了多方法。
@rustyx 在运行时，我会将其添加到帖子中。

标签： c++ templates monitoring template-meta-programming

【解决方案1】：

您可以尝试另一种维护模板的方法（基于组合而不是继承），如下所示：

enum state_enum
{
    ENABLED_ST,
    DISABLE_ST
};

struct State
{
    state_enum myState;

    State(state_enum theState):myState(theState)
    {}

    template <typename... Args>
    /*virtual*/ void operator()(const char * category, Args&&... args) 
    { 
        if(myState == DISABLE_ST)
        {
         // noop    
        }
        else if(myState == ENABLED_ST)
        {

        }
    }

};

static State enabled = State(ENABLED_ST);
static State disabled = State(DISABLE_ST);

struct Monitor
{
    static State* state;

    template <typename... Args>
    static void write(const char * category, Args&&... args)
    {
        state->operator()(category, std::forward<Args>(args)...);
    }
};

State* Monitor::state = &enabled;

【讨论】：

【解决方案2】：

您不需要任何“状态”，只需要一个布尔“启用”标志。

struct Monitor
{
    static bool enabled;

    template <typename... Args>
    static void write(const char * category, Args&&... args)
    {
        if (enabled) {
            do_write(category, std::forward<Args>(args)...);
        }
    }

    template <typename... Args>
    static void do_write(const char * category, Args&&... args) { /*processing category and args*/ }

};

bool Monitor::enabled = true;

与虚拟方法方法相比，这节省了一定程度的间接性，并且由于静态分派与单个分支（实际上多个分支都引用同一个变量，尽管仍然比动态调度更适合管道）。

禁用状态的运行时成本只是一个未采用的分支（以及对 write 本身的调用，它太大而无法内联）。但是如果要保留在运行时切换状态的能力，则不能消除分支。

【讨论】：