如何使用 CRTP 消除 C 中的虚拟函数开销？

使用 CRTP 的静态多态性可消除虚拟函数开销

在 C 中，虚拟成员函数可能会因动态分派而产生运行时开销。 CRTP（奇怪的重复模板模式）提供了一种机制来避免这种开销并实现静态多态性。

CRTP 强制接口

一种方法是通过以下方式静态强制接口：直接将基类嵌入到派生类中，并在基类模板中指定接口：

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

struct my_type : base<my_type> {
  void foo() {};
};</code>

通过这样做，每个派生类都负责实现自己的 foo() 函数。这确保了运行时不再需要基类虚函数。

编译时类型推导

另一种技术是避免使用指向基类的指针或引用基惯用法并在编译时执行连接。通过使用在编译时推导派生类类型的模板函数，可以实现静态分派：

<code class="cpp">template <class T>
void bar(base<T> &obj) {
  obj.foo(); // will do static dispatch
}</code>

这消除了动态分派的需要并允许优化性能。因此，通过结合接口定义和编译时类型推导，CRTP 实现了静态多态性并减少了与动态多态性相关的运行时开销。

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