CRTP: 静的ディスパッチは C の動的ポリモーフィズムを置き換えることができますか?

CRTP: 動的ポリモーフィズムの代替手段

動的ポリモーフィズムは柔軟性を提供しますが、仮想の使用により実行時のオーバーヘッドが発生することがよくあります。メンバー関数。幸いなことに、C には、Curiously Recurring Template Pattern (CRTP) という効果的な代替手段が用意されています。

CRTP を使用すると、ポリモーフィズムに似た静的ディスパッチを実現できますが、仮想メンバー関数のオーバーヘッドはありません。これは、型の特殊化とテンプレートの推論によって実現されます。

方法 1: 静的なインターフェイスの仕様

派生型のインターフェイスを静的に指定することで、特定の動作を強制できます。コンパイル時間。たとえば、次のコード スニペットを考えてみましょう。

<code class="cpp">template <class Derived>
struct base {
    void foo() {
        static_cast<Derived *>(this)->foo();
    };
};</code>

このシナリオでは、base<>コンパイル用に foo() メンバー関数を定義するには、任意の派生型が必要です。 my_type や your_type などの各派生型は、この要件を満たすために独自の foo() 関数を実装する必要があります。

方法 2: コンパイル時の型推定

またはを使用すると、基本クラスへのポインターや参照の使用を回避し、コンパイル時に型のワイヤリングを実行できます。次のテンプレート関数を考えてみましょう:

<code class="cpp">template <class T> // T is deduced at compile-time
void bar(base<T> &obj) {
    obj.foo(); // does static dispatch
}</code>

この関数は、base 型のオブジェクトへの参照を受け入れます。ここで、T はコンパイル時に渡される実際のオブジェクトから推定されます。これにより、実際の派生型に基づいた静的ディスパッチが可能になります。

CRTP の利点

• 静的ディスパッチ:動的ポリモーフィズム。
• コンパイル時にインターフェイスを実装します。 派生クラス間の動作の一貫性を強制します。
• バイナリ サイズの最適化とパフォーマンスに優れています。仮想テーブルと型情報が必要です。

CRTP を利用すると、C で静的ポリモーフィズムを実現でき、オブジェクト指向設計の利点を維持しながら、動的ポリモーフィズムの欠点を回避できます。

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