c++ - 在流畅的界面中避免不必要的模板实例化

Question

我有一个带有一些可选模板参数的类:

struct option1_default_t {};
struct option2_default_t {};

template <typename T, 
          typename option1_t = option1_default_t, 
          typename option2_t = option2_default_t>
class foo
{
public:
    foo(option1_t option1 = option1_t(), option2_t option2 = option2_t());

    void run();
};

以及以下fluent interface用于指定它们:

template <typename T, typename option1_t, typename option2_t>
struct foo_runner
{
    option1_t option1_;
    option2_t option2_;

    template <typename new_option1_t>
    foo_runner<T, new_option1_t, option2_t> option1(new_option1_t new_option1)
    {
        return foo_runner<T, new_option1_t, option2_t>{new_option1, option2_};
    }

    template <typename new_option2_t>
    foo_runner<T, option1_t, new_option2_t> option2(new_option2_t new_option2)
    {
        return foo_runner<T, option1_t, new_option2_t>{option1_, new_option2};
    }

    void run()
    {
        foo<T, option1_t, option2_t> f(option1_, option2_);
        f.run();
    }
};

template <typename T>   
foo_runner<T, option1_default_t, option2_default_t> make_foo()
{
    return foo_runner<T, option1_default_t, option2_default_t>();
}

下面是如何使用流畅界面的示例:

struct my_option1_t { ... };
struct my_option2_t { ... };

int main()
{
    make_foo<int>()
        .option1(my_option1_t(...))
        .option2(my_option2_t(...))
        .run();
}

这当然是简化版；在我的实际代码中有很多选项，在此类的典型使用中，只指定了其中的几个选项，因此有理由使用流畅的界面。

这种流畅界面的问题在于它会引发不必要的模板实例化。例如，上面的例子实例化了foo三遍:foo<int, option1_default_t, option2_default_t> , foo<int, my_option1_t, option2_default_t> ，最后，foo<int, my_option1_t, my_option2_t> ，这就是我想要的。

这是有问题的，因为 foo是一个大类，实例化它的编译时间很昂贵。

有没有一种方法可以改变流畅界面的实现而不改变界面的使用方式，这样foo只实例化一次，带有最后的参数？

请注意，界面不变的要求 - 即我作为使用流畅界面的示例给出的完全相同的代码继续保持不变 - 是这里的关键。如果没有这个要求，我可以很容易地重写流畅的界面来只实例化 foo一次(例如，我可以将界面更改为类似 run_foo(make_foo<int>().option1(...).option2(...)) 的形式)。

Answer 1

我不认为 foo 有多个实例化(正如 MSalters 在评论中指出的那样)。如果你想验证这一点，你可以为默认参数创建 foo 的特化，这会在它们被实例化时导致错误。显然，这对实际生产版本不利，但这将证明没有多个实例化。

一旦您确认 foo 的多个实例化确实不是问题，问题就变成了:如何改进模板代码的编译时间？对此的答案通常是将代码分解为依赖较少模板参数(如果有的话)的助手。这有点痛苦，但会产生巨大的影响。避免在常用模板的所有翻译单元中实例化也可能是有益的。在 C++2011 中，您可以结合使用外部模板和显式实例化。使用 C++2003，您必须专门化要预实例化的代码。