在流畅接口中避免不必要的模板实例化

Avoiding unnecessary template instantiations in a fluent interface

本文关键字：不必要 实例化 接口      更新时间：2023-10-16

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();
};

以及以下用于指定它们的流畅接口:

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>();
}

下面是一个如何使用流畅接口的示例:

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

这当然是一个简化版本;在我的实际代码中有许多选项，而在该类的典型使用中，只指定了其中的几个选项，因此有理由使用fluent接口。

这个流畅接口的问题是它会导致不必要的模板实例化。例如，上面的示例将foo实例化了三次:foo<int, option1_default_t, option2_default_t>, foo<int, my_option1_t, option2_default_t>，最后是foo<int, my_option1_t, my_option2_t>，这是我想要的。

这是有问题的，因为foo是一个大的类，并且实例化它是编译时昂贵的。

是否有一种方法可以改变流畅接口的实现，而不改变接口的使用方式，以便foo只实例化一次，带最后的参数?

请注意，接口不改变的要求-即我作为使用流畅接口的例子给出的完全相同的代码，继续不变地工作-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接口，只实例化foo一次(例如，我可以将接口更改为类似run_foo(make_foo<int>().option1(...).option2(...))的东西)。

我不认为foo有多个实例(正如MSalters在评论中指出的那样)。如果您想验证这一点，您可以为默认参数创建foo的专门化，这将在实例化它们时导致错误。显然，这对于实际的生产版本来说不是很好，但这将证明没有多个实例化。

一旦您验证了foo的多个实例化确实不是问题，问题就变成了:如何改进模板化代码的编译时间?一般来说，解决这个问题的方法是将代码分解为依赖较少模板参数(如果有的话)的帮助程序。这是一种痛苦，但可以有戏剧性的影响。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，您可以将外部模板与显式实例化结合使用。在c++ 2003中，你必须专门化你想要预实例化的代码。

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