将基本数据类型封装到类中答案

【问题标题】：Encapsulating Fundamental Data Types Into Classes将基本数据类型封装到类中
【发布时间】：2012-01-13 02:33:36
【问题描述】：

不讨论这是否是一个好主意，如果他们将内置的 C++ 数据类型封装到自己的类中，将会面临什么样的缺点（性能或其他方面）。例如，与 Java 和 C# 类似，int 数据类型将有自己的名为 Int 的类，并使用内联运算符对其进行重载。与 Single、Double、Long 等相同。

【问题讨论】：

我可以问相反的问题吗？有什么优势？
与所有此类“透明”包装器一样，operator& 的语义将是双输局面。
一个优点是您可以让它们继承基类。 Int32：整数：数字：对象。当您不想重载具有多种类型的 Math 类时，这可能很有用，而只需 Integer 或 Real 就足够了。这也允许您将新类型添加到类型族中，例如添加 Int128 不会影响数学类。
@Dave：那么Integer 或Number 允许哪些操作？在我看来，或多或少有两种选择：要么根本没有（这将使其完全一文不值），要么所有操作都实现为虚拟方法（这将对性能产生严重影响）。此外，这不是我们有模板的用途吗？
你确定让他们继承基类是一个优势吗？无论如何，您可以使用模板编写类型通用代码。数学课有什么用？ “数学对象”的含义是什么？如果您尝试使用 C++ 制作 Java 或 C#，请不要这样做。我建议你改用learn C++。

标签： c++ performance optimization compiler-construction

【解决方案1】：

没有任何好处。您无法实现相同的行为或性能。

缺点：

性能永远不会比内置类型快。您将获得的最好的结果是所有内容都内联到内置类型代码的类，但这有什么意义？
更多代码无用
虚拟调用有开销
无法实现相同的行为，例如使用运算符（主要是铸造）
非平凡的构造函数（在 C++11 中不一定）
模板参数等 C++ 功能不支持
令人困惑。没有人这样做。

当您不想重载具有多种类型的 Math 类时，这可能很有用，而只需 Integer 或 Real 就足够了。

Java 卡在你的脑海里。

C++ 采用模板方式：

template<typename A_type, typename B_type>
auto math_operation(A_type a, B_type b) -> decltype(a + b * 2) {
  return a + b * 2;
}

现在您有了一个可以在任何支持正确运算符的类型上工作的函数。这适用于内置类型和 Int128 等类。

【讨论】：

“Java 卡在你的脑袋里了。”-不知道有没有办法把它弄出来？ :)
您能详细说明您无法模仿的行为吗？
其实它的 C# 卡在了我的脑海里，而 Java 卡在了微软的头上：-P
@R.MartinhoFernandes 我添加了一些。如果您知道其他任何事情，请说出来。
@Jesse 垃圾收集器一旦意识到它是多么无用，就会清理干净。

【解决方案2】：

清晰度会受到影响，大部分情况就是这样。

如果您有一个智能编译器，那么一个简单地包装 int 并且不更改任何操作的类很可能会完全内联。如果您不将构造函数定义为显式，您甚至可以为void f(OurVerySpecialInt i) 编写f(15)。但是，如果有的话，您将很难将非常特殊的 Int 传递给现有函数。

但是，如果您指的是类层次结构而不仅仅是一个类，情况就大不相同了。你想让Numeric 成为一个抽象基类，而Int 和Double 派生自它吗？在这种情况下，请重新考虑。您不仅最终可能会得到显着变慢的代码，而且没有真正的方法可以同时使这个通用和理智。

让我们考虑一个重载operator+ 的类Numeric。运算符要么是非成员（应该是），然后它不能是虚拟的：因此，它必须调用Numeric 的虚拟成员函数。但是哪一个？ Double() + Double() 是否返回 Double？ Double() + Int() 呢？ Double() + Rational() 呢？在前两种情况下，您可以说“Double，当然，因为有更多可能的值”，但在最后一种情况下不起作用：如果 Double 是 64 位的，而 Rational 是两个 32 位整数的商，您将在每个整数中都有无法用另一个表示的值（例如正无穷大和 0.3）。

除此之外，您的函数可以承诺的很少。 Int32 i = 250; i += 250; 之后的 i 值是多少？我假设它是500； Int8 = 250; Int8 += 250; 呢？ Numeric* p = new Int8(250); *p += 250; 呢。你不能神奇地让*p 变大，所以要么你犯错误，要么溢出；基本上，如果p 是一些Numeric*，你不知道*p += 50000; 会做什么：按预期工作或溢出/错误，你也不知道你在做@ 时是否会丢失精度987654345@.

如果您通过使条件更严格来修复这些错误，您最终会得到某种不需要任何继承的Rational 或BigInt 类；所有行为都被如此严格地指定（因为它应该与数学实体一样），从它派生不会真正让你改变任何东西。

如果这还不够，请注意，如果您为 Numeric 类提供任何虚拟方法，那么您的所有派生类都将具有一个 vtable（在常见实现下）。这意味着你的类的每个实例都需要比平时多一点的空间，并且所有数值都是正常大小的两倍可能会严重影响性能，具体取决于你在做什么。

【讨论】：