还有什么方法可以实现“模板化函数指针”？

Question

是否可以建立一组模板化的函数指针，而无需手动操作？这是一个例子来说明我在说什么。

假设我有一个经常被调用的函数“write”，我有两个实现（write0 和 write1），我希望能够在它们之间动态切换。这些写函数是在参数类型上模板化的。一种方法是只使用一个模板化的前端函数 write()，它在内部使用 if 语句。

事实证明这对我的需要来说已经足够快了，但现在我想知道我是否可以使用函数指针来做同样的事情（只是为了好玩）。这种方法的问题是设置函数指针很麻烦。有没有其他方法可以基本上实现 write() 的理想但没有条件（直接静态调度）？

（其他“规则”：我无法将 Msg 类更改为具有 write() 方法，也无法更改使用站点代码以将 Msgs 替换为 Msgs 的适配器。）

FWIW，我发现 this article 基本上和我在这里说的一样。

#include <iostream>
using namespace std;

template<typename T> void write0(T msg) { cout << "write0: " << msg.name() << endl; }
template<typename T> void write1(T msg) { cout << "write1: " << msg.name() << endl; }

// This isn't so bad, since it's just a conditional (which the processor will
// likely predict correctly most of the time).
bool use_write0;
template<typename T> void write(T msg) { if (use_write0) write0(msg); else write1(msg); }

struct MsgA { const char *name() { return "MsgA"; } };
struct MsgB { const char *name() { return "MsgB"; } };
struct MsgC { const char *name() { return "MsgC"; } };
struct MsgD { const char *name() { return "MsgD"; } };

// This doesn't work: templates may not be virtual.
#if 0
struct Writer { template<typename T> virtual void write(T msg) = 0; };
struct Writer0 { template<typename T> virtual void write(T msg) { cout << "write0: " << msg.name() << endl; } };
struct Writer1 { template<typename T> virtual void write(T msg) { cout << "write0: " << msg.name() << endl; } };
#endif

int main(int argc, char **argv) {
  use_write0 = argc == 1;

  // I can do this:
  write(MsgA());

  // Can I achieve the following without the verbosity (manual setup, named
  // template instantiations, etc.)?
  void (*pwriteA)(MsgA) = use_write0 ? (void(*)(MsgA)) write0<MsgA> : (void(*)(MsgA)) write1<MsgA>;
  void (*pwriteB)(MsgB) = use_write0 ? (void(*)(MsgB)) write0<MsgB> : (void(*)(MsgB)) write1<MsgB>;
  void (*pwriteC)(MsgC) = use_write0 ? (void(*)(MsgC)) write0<MsgC> : (void(*)(MsgC)) write1<MsgC>;
  void (*pwriteD)(MsgD) = use_write0 ? (void(*)(MsgD)) write0<MsgD> : (void(*)(MsgD)) write1<MsgD>;
  pwriteA(MsgA());
  pwriteB(MsgB());
  pwriteC(MsgC());
  pwriteD(MsgD());

  return 0;
}

Answer 1

如果你想在程序运行时来回切换日志功能，我认为你必须手动设置每种类型的函数指针。

如果只在启动时选择日志记录函数就足够了，那么它可以以一种完全通用的方式完成，甚至不知道稍后将调用哪种类型的函数：

// writer functions
template<typename T> void write0(T msg) { std::cout << 0; };
template<typename T> void write1(T msg) { std::cout << 1; };

// global flag
bool use_write0;

// function pointers for all types
template<typename T>
struct dispatch {
   typedef void (*write_t)(T);
   static write_t ptr;
};

// main write function
template<typename T>
inline void write(T msg) {
   (*dispatch<T>::ptr)(msg);
}

// the fun part
template<typename T>
void autoinit(T msg) {
   if (use_write0)
      dispatch<T>::ptr = &write0<T>;
   else
      dispatch<T>::ptr = &write1<T>;
   // call again for dispatch to correct function
   write(msg);
}

// initialization
template<typename T>
typename dispatch<T>::write_t dispatch<T>::ptr = &autoinit<T>;

// usage example
int main(int argc, char **argv) {
   use_write0 = (argc == 1);
   write("abc");
   return 0;
}

对于T 的每种类型，对write<T>() 的第一次调用决定了应该使用哪个写入函数。之后的调用则直接使用指向该函数的函数指针。

Answer 2

您也可以使用 Don Clugston 的 FastDelegates 标头。不会产生任何运行时开销，并且是真正面向对象的委托。虽然使用它们的语法并不完美，但它比摆弄原始函数指针要简单一些。

Answer 3

为什么不使用函数指针数组？

#include <iostream>
using namespace std;

template<typename T> void write0(T msg) { cout << "write0: " << msg.name() << endl; }
template<typename T> void write1(T msg) { cout << "write1: " << msg.name() << endl; }

template<typename T> struct WriteSelector
{
    static void(* const s_functions[])(T msg);
};
template<typename T> void(* const WriteSelector<T>::s_functions[])(T msg)=
{
    &write0<T>,
    &write1<T>
};

unsigned write_index=0;
template<typename T> void write(T msg)
{
    WriteSelector<T>::s_functions[write_index](msg);
}


struct MsgA { const char *name() { return "MsgA"; } };
struct MsgB { const char *name() { return "MsgB"; } };
struct MsgC { const char *name() { return "MsgC"; } };
struct MsgD { const char *name() { return "MsgD"; } };

void Test()
{
    write(MsgA());
    write(MsgB());
    write(MsgC());
    write(MsgD());
}

int main()
{
    Test();
    write_index=1;
    Test();
    return 0;
}

Answer 4

写入有两个变化轴：write0/write1 选择和 MsgA/B/C.... 选择。

从概念上讲，这意味着您需要 write 函数的 NxM 实现。当然，如果添加了 write 实现，或者添加了消息类型，这会导致 resp。要添加 M 或 N 个额外功能。

对于这两个轴，您可以选择是使用静态多态还是动态多态来实现它们。静态多态可以使用模板或使用函数覆盖来完成。

这可以通过在每个类中创建具有 M 个写入函数的 N 元素类层次结构来完成。但它很快就会成为维护的噩梦。除非消息内容也是运行时多态的。但问题是关于消息的静态多态性。

由于过于复杂而排除了运行时多态性（并且你不能有一个虚拟的模板函数，这会减少覆盖的冗长），我们需要实现一个小的类型调度例程，将运行时信息转换为编译-时间信息。

更具体地说：使用 writer-to-use 模板化主要操作（在名为 Tmain 的示例中），并使用来自“真实”main 的正确模板参数调用它。

这省略了“全局”选择变量的使用，但它面向对象且简洁。

    // twodimensionalpolymorph.cpp
    //

    #include <iostream>

    using namespace std;

    class Write0 {
        public: 
        template< typename tMsg > 
        void operator()( /*const*/ tMsg& msg ) { cout << "write0: " << msg.name() << endl; };
    };

    class Write1 {
        public: 
        template< typename tMsg > 
        void operator()( /*const*/ tMsg& msg ) { cout << "write1: "<< msg.name() << endl; };
    };

    struct MsgA { const char *name() { return "MsgA"; } };
    struct MsgB { const char *name() { return "MsgB"; } };
    struct MsgC { const char *name() { return "MsgC"; } };
    struct MsgD { const char *name() { return "MsgD"; } };

    // the Tmain does the real action
    //
    template< typename Writer >
    int Tmain( Writer& write, int argc, char** args ) {

        write( MsgA() );
        write( MsgB() );
        write( MsgB() );
        write( MsgD() );

        return 0;
    }

    // the main merely chooses the writer to use
    //
    int main( int argc, char** args ) {

        if( argc==1 )
            return Tmain( Write0(), argc, args);
        else
            return Tmain( Write1(), argc, args);

    }