在 C++ 中实现基于模板的可选类成员的最有效方法是什么？

Question

我有一个性能关键的应用程序，需要通过各种特征类来修改我的类的行为。一些更复杂的变体需要主类中的其他类成员。

所以我的问题是：根据所使用的特征类，提供此类成员的最有效方法是什么？

我想要的是这样的：

template <class Traits> MainClass {

    typedef typename Traits::MemberType MT;

public:
    MT my_member;

    void do_something() {
        std::cout << Traits::get_number(this) << std::endl;
    }

    ...

};

class Zero {
public:
    typedef void MemberType;

    static inline int get_number(MainClass<Zero>*) { return 0; }
}

class IntegerNumber {
public:
    typedef int MemberType;

    static inline int get_number(MainClass<IntegerNumber>* myclass) { return myclass->my_member; }
}

现在这不起作用，因为您不能声明变量 void。但由于我将拥有大量 MainClass 实例并且有许多不同的特征类，我不希望每个可能的特征都有“虚拟”变量。

实现这一点的一种可能性是通过继承，但这正是我想通过使用模板首先避免的，因为这会导致性能损失，尤其是在具有多个不同特征时。

所以我的问题是：

1. 我可以告诉编译器消除类中某些未使用的成员变量吗？
2. 您将如何解决这个问题？是否有其他可能实现这一点？
3. 哪种方法最有效？

Answer 1

对于这个例子，这应该可以，但我不知道它是否足以满足您的需求。

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>

template <class MemberType>
class MainClassBase
{
public:
    MemberType my_member;
};

template <>
class MainClassBase<void>
{
};

template <class Traits> 
class MainClass : public MainClassBase<typename Traits::MemberType> {

public:

    void do_something() {
        std::cout << Traits::get_number(this) << std::endl;
    }

};

class Zero {
public:
    typedef void MemberType;

    static inline int get_number(MainClass<Zero>*) { return 0; }
};

class IntegerNumber {
public:
    typedef int MemberType;

    static inline int get_number(MainClass<IntegerNumber>* myclass) { return myclass->my_member; }
};
class String {
public:
    typedef std::string MemberType;

    static inline std::string get_number(MainClass<String>* myclass) { return myclass->my_member; }
};

int main()
{
    MainClass<Zero> mainClassZero{};

    MainClass<IntegerNumber> mainClassInteger{};
    mainClassInteger.my_member = -1;

    MainClass<String> mainClassString{};
    mainClassString.my_member = "asd";

    mainClassZero.do_something();
    mainClassInteger.do_something();
    mainClassString.do_something();
}

演示：http://coliru.stacked-crooked.com/a/013aabb763149596

如果您的类型是标准布局，则必须优化空基类（在 C++11 和更高版本中）。如果不是，那么它仍然很有可能会被优化。