C++ テンプレートの効率を向上させるにはどうすればよいですか?

C++ テンプレートの効率を向上させるヒント: 完全な特殊化を避け、代わりに部分的な特殊化または明示的なインスタンス化を使用します。コンパイル時の計算には constexpr 関数とデータ メンバーを使用します。テンプレート関数とクラスをインライン化して、関数呼び出しのオーバーヘッドを削減します。明示的なインスタンス化または std::enable_if の使用により、型の消去を最適化します。テンプレートの計算をキャッシュして、二重計算を回避します。

C++ テンプレートの効率を向上させるヒント

C++ テンプレートは、共通の再利用可能なコードを作成するために不可欠ですが、予想よりも効率が低い場合があります。 C++ テンプレートをより効率的にするためのヒントをいくつか紹介します:

完全な特殊化を避ける

完全な特殊化は、コンパイラーが特定の型ごとに個別のインスタンスを生成する必要があるため、コードの肥大化につながります。部分的な特殊化または明示的なインスタンス化を使用して、必要なコードのみを生成するようにしてください。

// 部分特化
template <typename T>
struct MyType {
    // ...
};

template <>
struct MyType<int> {
    // 特殊化实现
};

constexpr 関数とデータ メンバーを使用する

constexpr 関数とデータ メンバーを使用すると、コンパイル時に結果を計算できるため、実行時の不要なオーバーヘッドを回避できます。

// constexpr 函数
constexpr int my_function(int x) {
    return x * x;
}

// constexpr 数据成员
constexpr int my_data = my_function(42);

インライン テンプレート関数とクラス

インライン テンプレート関数とクラスは、呼び出しサイトにコードを直接挿入し、関数呼び出しのオーバーヘッドを削減します。

// 内联模板函数
template <typename T>
inline void my_function(T&& x) {
    // ...
}

// 内联模板类
template <typename T>
inline class MyClass {
    // ...
};

実際的なケース

ケース 1: 最適化された型消去

型消去とは、実行時にテンプレート パラメーターの型情報を非表示にすることを指します。これにより、コンパイラは型情報を取得するために追加のコードを挿入する必要があるため、パフォーマンスが低下する可能性があります。

これを行うには、特定の型を明示的にインスタンス化するか、コンテナ内で std::enable_if 来避免类型擦除。以下示例演示了如何优化 std::vector 型消去を使用します。

// 显式实例化
std::vector<int> my_vector;

// 使用 std::enable_if
template <typename T, typename = std::enable_if_t<std::is_integral<T>::value>>
std::vector<T> my_vector;

ケース 2: テンプレートの計算をキャッシュする

テンプレート関数とクラスは、多くの場合、複雑な計算や検索操作を実行します。効率を向上させるために、これらの計算結果をローカル変数または静的メンバー変数にキャッシュできます。

りー

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