c++ - c++中许多模板的替代方案

Question

我正在使用 gcc 5.4.0 2 开发一个 c++11 应用程序。在这个应用程序中，我有以下模板:

template <class T1, class T2, class T3>
class Operator
{
    T3* op1(T1* operand1, T2* operand2);
    T3* op2(T1* operand1, T2* operand2);
    T3* op3(T1* operand1, T2* operand2);
    T3* op4(T1* operand1, T2* operand2);
    //...
   T3* opn(T1* operand1, T2* operand2);
};

在 op1、op2、... opn 中，我需要用数组做一堆事情(预计可能有数亿个元素)。像算术、比较、复制等。我选择使用模板是因为我想要这样的结构:

#pragram omp parallel for
for(int64_t i = 0; i < length; i++)
{
    r[i] = operand1[i] /*operations here*/ operand2[i]
}

出于性能原因，在带有嵌套 if 的 for 循环中检查类型是没有意义的。因为我想支持很多类型，比如(int8_t、int16_t、int32_t、int64_t、float 和 double，也可能是无符号的)，如果我为每个操作创建一堆 for 循环，我的代码无论如何都会太臃肿每个组合类型。

问题是，如果我想支持大约 6 到 10 种类型，编译器需要生成多达 10^3 个版本的代码。因为它足以满足 T1、T2 和 T3 的所有可能的类型组合。

生成和编译所有这些都需要很长时间。因此，我正在寻找一种不需要花费太多时间进行编译并且不会增加太多开销的替代方案。我正在考虑使用多态性，但我不知道如何得到类似的结果，主要是因为类型重载，我需要运算符:=、+、-、*、/、>、< 等，也可以以某种方式处理所有这些类型，我可以通过模板“免费”获得这些类型。

非常感谢任何指点。

编辑:我的应用程序将处理用户的数组，并将按原样维护用户的数据(类型和布局)。这些数组可以是任何类型。所以我可能需要添加 int64_t 和 double 或不同类型的任意组合。为了灵 active ，我在我的应用程序中有一个代码路径来实例化所有可能的 1000 种组合(我通过使用递归宏来实现)。所以我真的在寻找一种方法，要么减少这么多模板的编译时间，要么将其更改为多态结构。

EDIT2:经过一些调整(我的生成宏中的小改进)，我能够在大约 30 分钟内使用 O3 进行编译。这对于部署和分发来说是可以的，但对于开发来说却非常糟糕。因此，我将设置一个调试标志并使用减少的类型支持(仅 4 或 6)进行编译，这将大大减少编译时间。感谢所有的输入。

Answer 1

如果要实例化所有这些函数，避免代码膨胀的唯一解决方案是，如果可能的话，找到一个通用类型来对通用类型执行操作，然后转换返回具体类型:

common_type operator +(common_type,common_type);

template<class T1,class T2,class T3>
inline T1 operator +(T2 a, T3 b){
  return T1{common_type{a}+common_type{b}};
  }

使用类别理论术语，您需要找到一个 morphism(如果存在)从您定义的每个类(考虑到它们是类别表示)到 common_type 类。这不是一件容易的事，而且可能是不可能的。

也许中间的东西是可能的 T1 operator+(common_type,common_type); ...。