c++ - 我可以将编译时策略的创建和使用位置分开吗？

Question

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

using namespace std;

struct SubAlgorithm1 { void operator () (int /*i*/) { cout << "1" << endl; } };
struct SubAlgorithm2 { void operator () (int /*i*/) { cout << "2" << endl; } };

template<typename SubAlgorithm, typename Collection>
void Alrogirthm(SubAlgorithm& f, Collection& stuff) {
  // In my code f is invoked ~ 1e9 times (it's a loop that is executed ~
  // 1e6 times, and stuff.size() is ~1000). The application spends ~90% of
  // it's time in this function, so I do not want any virtual function
  // calls to slow down my number-crunching.
  for (int i = 0; i < 1; ++i) for_each(stuff.begin(), stuff.end(), f);
}

int main(int , char**) {
  vector<int> stuff;
  stuff.push_back(1);

  bool runtime_flag = true; // let's pretend it was read from config
  if (runtime_flag) {
    typedef SubAlgorithm1 SubAlgorithm;

    SubAlgorithm sub_algorithm;
    Alrogirthm(sub_algorithm, stuff);
  }
  else {
    typedef SubAlgorithm2 SubAlgorithm;

    SubAlgorithm sub_algorithm;
    Alrogirthm(sub_algorithm, stuff);
  }

  return 0;
}

除了上面的 if 子句，我真正想写的是什么:

TypeClass SubAlgorithm = runtime_flag : SubAlgorithm1 ? SubAlgorithm2;
SubAlgorithm sub_algorithm;
Algorithm(sub_algorithm, stuff);

有没有办法做类似的事情？或者某种完全不同的模式(但不是运行时多态\虚函数)来解决这个问题？

附言在我的应用程序 Algorithm 中有几个 SubAlgorithms 作为参数，SubAlgorithms 也有类似的结构。此外，一些子算法有不同的创建接口(interface)。有了运行时多态性，我可以使用某种工厂模式，整个事情看起来不错 (http://ideone.com/YAYafr)，但我真的不能在这里使用虚函数。

附言我怀疑问题的措辞是否反射(reflect)了我在代码中实际提出的问题，因此我很乐意得到任何建议。

Answer 1

是的。我将此技术称为魔术开关。

您创建了您的算法的 std::tuple。您创建了一个模板函数，该函数将传递其中一种算法。

如果需要，您可以通过完美的可变转发添加其他参数。

template<size_t Max, typename...Ts, typename Func>
bool magic_switch( int n, Func&& f,  std::tuple<Ts...> const & pick ) {
  if( n==Max-1 ) {
    f(std::get<Max-1>(pick));
    return true;
  } else {
    return magic_switch<Max-1>( n, std::forward<Func>(f), pick );
  }
}

在伪代码中。特化 Max==0 以仅返回 false，您可能必须将其设为仿函数以便进行部分特化。

作为缺点，传入的仿函数写起来很烦人。

另一种变体是使用元工厂(好吧，元编程类型工厂？也许它是元映射。好吧，随便吧。)

#include <iostream>
#include <tuple>
#include <vector>
#include <utility>
#include <cstddef>
#include <functional>
#include <array>
#include <iostream>

// metaprogramming boilerplate:
template<template<typename>class Factory, typename SourceTuple>
struct tuple_map;
template<template<typename>class Factory, template<typename...>class L, typename... SourceTypes>
struct tuple_map<Factory, L<SourceTypes...>> {
  typedef L< Factory<SourceTypes>... > type;
};
template<template<typename>class Factory, typename SourceTuple>
using MapTuple = typename tuple_map<Factory, SourceTuple>::type;
template<std::size_t...> struct seq {};
template<std::size_t max, std::size_t... s>
struct make_seq: make_seq<max-1, max-1, s...> {};
template<std::size_t... s>
struct make_seq<0, s...> {
  typedef seq<s...> type;
};
template<std::size_t max>
using MakeSeq = typename make_seq<max>::type;

// neat little class that lets you type-erase the contents of a tuple,
// and turn it into a uniform array:
template<typename SourceTuple, typename DestType>
struct TupleToArray;
template<template<typename...>class L, typename... Ts, typename DestType>
struct TupleToArray<L<Ts...>, DestType> {
  template<std::size_t... Index>
  std::array< DestType, sizeof...(Ts) > operator()( L<Ts...> const& src, seq<Index...> ) const {
    std::array< DestType, sizeof...(Ts) > retval{ DestType( std::get<Index>(src) )... };
    return retval;
  }

  std::array< DestType, sizeof...(Ts) > operator()( L<Ts...> const& src ) const {
    return (*this)( src, MakeSeq<sizeof...(Ts)>() );
  }
};
template< typename DestType, typename SourceTuple >
auto DoTupleToArray( SourceTuple const& src )
  -> decltype( TupleToArray<SourceTuple, DestType>()( src ) )
{
  return TupleToArray<SourceTuple, DestType>()( src );
}

// Code from here on is actually specific to this problem:
struct SubAlgo { int operator()(int x) const { return x; } };
struct SubAlgo2 { int operator()(int x) const { return x+1; } };

template<typename Sub>
struct FullAlgo {
  void operator()( std::vector<int>& v ) const {
    for( auto& x:v )
      x = Sub()( x );
  }
};

// a bit messy, but I think I could clean it up:
typedef std::tuple< SubAlgo, SubAlgo2 > subAlgos;
MapTuple< FullAlgo, subAlgos > fullAlgos;
typedef std::function< void(std::vector<int>&) > funcType;
std::array< funcType, 2 > fullAlgoArray =
  DoTupleToArray< funcType >( fullAlgos );

int main() {
  std::vector<int> test{1,2,3};
  fullAlgoArray[0]( test );
  for (auto&& x: test)
    std::cout << x;
  std::cout << "\n";
  fullAlgoArray[1]( test );
  for (auto&& x: test)
    std::cout << x;
  std::cout << "\n";
}

这是很多样板文件，但我刚刚所做的是允许您采用无状态子算法并将其一次插入完整算法一个元素，然后键入删除生成的完整算法并将其存储在一个 std::function 数组。

有一个虚拟调用开销，但它发生在顶层。