编译器如何优化模板？

Question

这样写代码有意义吗？

template<bool X>
double foo(double x){
     return (X) ? moo(x) : bar(x);
}

我知道有更好的方法来实现这个例子，但我想知道，假设编译器将识别死代码并将其实例化为一般来说是否安全

double foo<true>(double x){return moo(x);}
double foo<false>(double x){return bar(x);}

Answer 1

这里要记住的是，模板不同于 C# 等语言中的泛型等语言特性。

将模板视为可识别类型的高级预处理器是一种相当安全的简化。这就是Template metaprogramming (TMP) 背后的理念，基本上是编译时编程。

就像扩展预处理器模板一样，结果经过与您的正常逻辑相同的所有优化阶段。

这是一个以更符合TMP 的风格重写逻辑的示例。这使用了函数特化。

template<bool X>
double foo(double x);

template<>
double foo<true>(double x)
{
    return moo(x);
}

template<>
double foo<false>(double x)
{
    return bar(x);
}

TMP 实际上是偶然发现的，几乎是STL 和Boost 的生计。

它是turing complete，因此您可以在编译时进行各种计算。

它是惰性求值的，因此您可以通过将无效逻辑放入您不想使用的模板的特化中来实现自己的编译时断言。例如，如果我要注释掉 foo<false> 特化并尝试像 foo<false>(1.0); 一样使用它，编译器会抱怨，尽管它会对 foo<true>(1.0); 非常满意。

Here 是另一个 Stack Overflow 帖子，展示了这一点。

如果有兴趣可以继续阅读：

1. Modern C++ Design
2. C++ Template Metaprogramming: Concepts, Tools, and Techniques from Boost and Beyond
3. Effective C++

Answer 2

我指定了“noinline”以使其更明显，并且我通过 cin 获取值而不是使用常量值来确保编译器不会完全删除该函数。

如你所见，和都有各自的功能。

true => +0x1780
false => +0x1790

模板函数总是有自己的基于模板参数的函数

Answer 3

...一般来说，假设编译器会识别出死亡是安全的 代码并将其实例化为

double foo<true>(double x){return moo(x);}
double foo<false>(double x){return bar(x);}

从迂腐的角度来看，答案是否。真正发生的是你最终会得到两个看起来像这样的函数：

template <>
double foo<true>(double x) {
     return (true) ? moo(x) : bar(x);
}

template <>
double foo<false>(double x) {
     return (false) ? moo(x) : bar(x);
}

这些功能中的每一个都将通过相当明显的死代码消除优化进行优化。您最终会得到相同的结果，但有一个中间步骤。

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有一种不同的技术可以做你想做的事，它有一些优点。您可以依靠 C++ 重载和名为 std::integral_constant 的帮助器类型，使其 100% 无法在条件表达式中编译。

double foo(double x, std::true_type) {
    return moo(x);
}

double foo(double x, std::false_type) {
    return bar(x);
}