c++ - 重载函数以获取 true_type 或 false_type 参数与使用 if 检查？

Question

与使用一个 if 语句相比，重载方法/函数以采用 true_type 或 false_type 参数有什么好处吗？我看到越来越多的代码使用带有 true_type 和 false_type 参数的重载方法。

使用 if 语句的简短示例

void coutResult(bool match)
{
    if (match)
        cout << "Success." << endl;
    else
        cout << "Failure." << endl;
}

bool match = my_list.contains(my_value);
coutResult(match);

与使用重载函数相比:

void coutResult(true_type)
{
    cout << "Success." << endl;
}

void coutResult(false_type)
{
    cout << "Failure." << endl;
}

bool match = my_list.contains(my_value);
coutResult(match);

Answer 1

您的第二个示例代码无法编译，这是编译时重载解析 和运行时条件分支 之间“选择”哪个不同的症状要执行的代码。

• “重载函数以获取 true_type 或 false_type 参数”允许在编译时做出此选择，前提是该决定仅取决于类型和编译时常量.
• 如果在运行时某些变量值已知时才能完成选择，则有必要“使用 if 检查”。

在您的示例中，bool match = my_list.contains(my_value)显然在运行程序之前是不知道的，所以不能使用重载。

但区别对于模板来说最为重要，选择不仅是“执行哪条路径”，而是“实例化和编译然后调用哪些代码” .来自您的 linked video 的代码而是本着这种精神:

考虑这个(错误的)代码(为了简洁省略了 #include 和 std:: ):

template<typename InIt>
typename iterator_traits<InIt>::difference_type
distance(InIt first, InIt last)
{
    // Make code shorter
    typedef typename iterator_traits<InIt>::difference_type Diff;
    typedef typename iterator_traits<InIt>::iterator_category Tag;

    // Choice
    if (is_same<Tag, random_access_iterator_tag>::value)
    {
        return last - first;
    }
    else
    {
        Diff n = 0;
        while (first != last) {
            ++first;
            ++n;
        }
        return n;
    }
}

这里至少有两个问题:

• 如果您尝试使用不是随机访问的迭代器调用它(例如 std::list<T>::iterator )，它实际上将编译失败(错误指向行 return last - first; )。编译器必须实例化和编译整个函数体，包括两者 if和 else分支(即使只执行一个分支)，表达式 last - first对于非 RA 迭代器无效。
• 即使编译了，我们也会在运行时(有相关的开销)进行测试，以测试我们可以在编译时尽快测试的条件，并编译不需要的代码部分。 (编译器可能能够优化它，但这就是概念。)

要修复它，您可以这样做:

// (assume needed declarations...)

template<typename InIt>
typename iterator_traits<InIt>::difference_type
distance(InIt first, InIt last)
{
    // Make code shorter
    typedef typename iterator_traits<InIt>::iterator_category Tag;

    // Choice
    return distanceImpl(first, last, is_same<Tag, random_access_iterator_tag>());
}

template<typename InIt>
typename iterator_traits<InIt>::difference_type
distanceImpl(InIt first, InIt last, true_type)
{
    return last - first;
}

template<typename InIt>
typename iterator_traits<InIt>::difference_type
distanceImpl(InIt first, InIt last, false_type)
{
    // Make code shorter
    typedef typename iterator_traits<InIt>::difference_type Diff;

    Diff n = 0;
    while (first != last) {
        ++first;
        ++n;
    }
    return n;
}

或者(可能在这里)直接使用类型:

/* snip */
distance(InIt first, InIt last)
{
    /* snip */
    return distanceImpl(first, last, Tag());
}

/* snip */
distanceImpl(InIt first, InIt last, random_access_iterator_tag)
{
    return last - first;
}

/* snip */
distanceImpl(InIt first, InIt last, input_iterator_tag)
{
    /* snip */
    Diff n = 0;
    /* snip */
    return n;
}

现在只有“正确的”distanceImpl将被实例化和调用(选择在编译时完成)。

之所以可行，是因为类型(例如 InIt 或 Tag )在编译时已知，而 is_same<Tag, random_access_iterator_tag>::value也是在编译时已知的常量。编译器只能根据类型来决定调用哪个重载(即重载解析)。

注意:尽管“标签”是按值传递的，但它们仅用作"dispatch"的未命名、未使用的参数(未使用它们的值，仅使用它们的类型)并且编译器可以优化它们。

您还可以阅读来自 Scott Meyers 的 Effective C++, Third Edition 的第 47 项:使用特征类获取有关类型的信息 .