Šablono funkcijos elementų naudojimas kaip šablono parametrai C ++

Temp mail SuperHeros
Šablono funkcijos elementų naudojimas kaip šablono parametrai C ++
Šablono funkcijos elementų naudojimas kaip šablono parametrai C ++

Suderinimo šablono funkcijos skambučiai C ++

Šablonai yra kertinis šiuolaikinio C ++ programavimo akmuo, leidžiantis kūrėjams rašyti lankstų ir daugkartinio naudojimo kodą. Tačiau dirbdami su šablono funkcijų nariais dažnai pristatomi pasikartojanti katilinė, kuri gali užtemdyti kodų bazę ir sumažinti skaitomumą. Tai kelia klausimą: ar galime supaprastinti tokius modelius?

Įsivaizduokite scenarijų, kai klasėje turite kelias šablontas elemento funkcijas, kiekvienas veikia tokių tipų seka, kaip „char“, „int“ ir „plūdės“. Užuot paskambinę kiekvienai funkcijai kiekvienam tipui rankiniu būdu, argi nebūtų puiku centralizuoti logiką švarioje ir elegantiškoje dispečerio funkcijoje? Tai žymiai sumažintų atleidimą iš darbo ir pagerintų prielaidą. 🚀

Bandymas perduoti šablonines nario funkcijas kaip šablono parametrai gali atrodyti kaip natūralus sprendimas. Tačiau tai pasiekti nėra paprasta dėl C ++ tipo sistemos ir šablono sintaksės sudėtingumo. Kūrėjai dažnai susiduria su kompiliatoriaus klaidomis, bandydami tiesiogiai įgyvendinti tokį modelį.

Šiame straipsnyje mes ištirsime, ar įmanoma suprojektuoti dispečerio funkciją, kuri galėtų pakartoti per rūšių seką ir iškviesti skirtingas šablonias nario funkcijas. Mes taip pat apžvelgsime praktinius pavyzdžius, kad parodytume iššūkius ir galimus sprendimus. Pasinerkime! 🛠️

Komanda Naudojimo pavyzdys
std::tuple Konteineris, kuriame gali būti fiksuotas skirtingų tipų elementų skaičius. Naudojamas čia saugoti tipų seką, kad būtų galima pakartoti dispečerio funkcijoje.
std::tuple_element Leidžia pasiekti konkretaus elemento tipą. Naudojamas iteracijos metu nuskaityti tipą konkrečiame rodyklėje.
std::index_sequence Generuoja kompiliavimo laiko seką, naudojamą pakartoti per „Tuple“ tipus, nenurodant indeksų rankiniu būdu.
std::make_index_sequence Sukuria STD :: index_sequence su sveikaisiais skaičiais nuo 0 iki N-1. Palengvina iteraciją dėl „Tuple“ tipų, „kompiliavimo laiko saugiu“ būdu.
Fold Expressions Pristatoma C ++ 17, sulankstymo išraiškos naudojamos operacijai pritaikyti per parametrų pakuotę. Čia jis naudojamas skambinti kiekvienam tipo šabloninėms funkcijoms.
template template parameters Speciali savybė C ++, leidžianti perduoti šabloną (pvz., FN) kaip parametrą kitam šablonui. Naudojamas apibendrinti funkcijų skambučius.
Lambda with Variadic Templates Apibrėžia funkciją įterptą funkciją su kintamu šablonu, kad būtų galima supaprastinti perduodamą šablonų funkcijos skambučius kiekvienam tipui dinamiškai.
decltype Naudojamas išskaičiuoti išraiškos tipą kompiliavimo metu. Padeda daryti išvadą apie funkcijų argumentų tipą ar grąžinimo tipus.
typeid Pateikiama informacija apie vykdymo laiko tipą. Šiame scenarijuje jis naudojamas spausdinti tipo pavadinimą vykdymo metu demonstravimo tikslais.

Įgyvendinimo šablono funkcijų dispečeriai C ++

Aukščiau pateiktuose scenarijuose nagrinėjamas konkretus iššūkis „C ++“: skambinkite skirtingoms šablono nario funkcijoms, kad tai pačiai įvesties tipų seka švariu ir daugkartinio naudojimo būdu. Pagrindinis tikslas yra sumažinti katilinės kodą sukuriant centrinės dispečerio funkciją. Naudojant Šablono metaprogramavimas, „for_each_type“ funkcija automatizuoja skambučius į tokias funkcijas kaip „A“ ir „B“ iš anksto nustatytoms tipams, tokiems kaip „char“, „int“ ir „plūdės“. Tai įvykdoma panaudojant pažangias priemones, tokias kaip „std :: tuple“, variadiniai šablonai ir sulankstymo išraiškos, dėl kurių sprendimas tampa lankstus ir efektyvus. 🚀

Pirmasis požiūris sutelktas į „std :: tuple“ naudojimą, kad būtų galima laikyti tipų seką. Derindami „std :: tuple_element“ ir „std :: index_sequence“, mes galime pakartoti šias rūšis kompiliavimo metu. Tai leidžia dinamiškai įgyvendinti „for_each_type“ įgyvendinimą, kad būtų galima iškviesti teisingą šablono elemento funkciją dinamiškai. Pavyzdžiui, scenarijus užtikrina, kad „a“() `,` a() `ir` a() `yra vadinami sklandžiai panašiu į kilpą, o kūrėjas rankiniu būdu nurodo kiekvieną skambutį. Šis metodas yra ypač vertingas scenarijuose, kai yra daugybė tipų, kuriuos reikia tvarkyti, sumažinant pasikartojantį kodą. ✨

Antrasis metodas naudoja „Lambda“ funkcijas su variadiniais šablonais, kad būtų galima glaustai pasiekti panašią funkcionalumą. Čia „Lambda“ perduodama „for_each_type“, kuri pakartoja per tipo pakuotę ir iškviečia tinkamą kiekvieno tipo funkciją. „Lambda“ metodas dažnai teikiamas pirmenybė šiuolaikiniam C ++ programavimui, nes jis supaprastina įgyvendinimą ir sumažina priklausomybes nuo sudėtingų įrankių, tokių kaip mokiniai. Pavyzdžiui, šis požiūris leidžia lengviau išplėsti ar pakeisti funkcijų skambučius, pavyzdžiui, pakeisti „a“() `su pasirinktine operacija. Šis lankstumas yra pagrindinis pranašumas kuriant daugkartinio naudojimo ir prižiūrimą kodą didesniuose projektuose.

Abu metodai pasinaudoja „C ++ 17“ funkcijomis, tokiomis kaip raukšlių išraiškos ir `std :: make_index_sequence`. Šios savybės pagerina našumą užtikrinant, kad visos operacijos vyktų kompiliavimo metu, o tai pašalina paleidimo laiką. Be to, įtraukiant „Runtime Type“ informaciją, naudojant „TypeID“, pridedamas aiškumas, ypač derinant ar švietimo tikslais. Tai gali būti naudinga vizualizuojant, kurie tipai yra apdorojami dispečeryje. Apskritai pateikiami sprendimai parodo, kaip panaudoti galią C ++ šablonai rašyti švaresnį ir labiau prižiūrimą kodą. Abstravę pasikartojančią logiką, kūrėjai gali sutelkti dėmesį į tvirtų ir keičiamų programų kūrimą. 🛠️

Dispečerio funkcijų, skirtų šablonų nariams, diegimas C ++

Šis sprendimas sutelktas į C ++ programavimą ir tiria modulinius ir daugkartinio naudojimo metodus, kaip įgyvendinti šablonų narių dispečerių funkcijas.

#include <iostream>
#include <tuple>
#include <utility>
template <typename... Types>
struct A {
    template <typename T>
    void a() {
        std::cout << "Function a with type: " << typeid(T).name() << std::endl;
    }
    template <typename T>
    void b() {
        std::cout << "Function b with type: " << typeid(T).name() << std::endl;
    }
    template <template <typename> class Fn, typename Tuple, std::size_t... Is>
    void for_each_type_impl(std::index_sequence<Is...>) {
        (Fn<std::tuple_element_t<Is, Tuple>>::invoke(*this), ...);
    }
    template <template <typename> class Fn>
    void for_each_type() {
        using Tuple = std::tuple<Types...>;
        for_each_type_impl<Fn, Tuple>(std::make_index_sequence<sizeof...(Types)>{});
    }
};
template <typename T>
struct FnA {
    static void invoke(A<char, int, float> &obj) {
        obj.a<T>();
    }
};
template <typename T>
struct FnB {
    static void invoke(A<char, int, float> &obj) {
        obj.b<T>();
    }
};
int main() {
    A<char, int, float> obj;
    obj.for_each_type<FnA>();
    obj.for_each_type<FnB>();
    return 0;
}

Alternatyvus požiūris, naudojant variadinius šablonus ir „Lambda“ funkcijas

Šis sprendimas parodo glaustesnį metodą, naudojant „Lambda“ funkcijas ir kintamuosius šablonus, kad būtų geresnis lankstumas ir minimalus katilo plokštas.

#include <iostream>
#include <tuple>
template <typename... Types>
struct A {
    template <typename T>
    void a() {
        std::cout << "Function a with type: " << typeid(T).name() << std::endl;
    }
    template <typename T>
    void b() {
        std::cout << "Function b with type: " << typeid(T).name() << std::endl;
    }
    template <typename Fn>
    void for_each_type(Fn fn) {
        (fn.template operator()<Types>(*this), ...);
    }
};
int main() {
    A<char, int, float> obj;
    auto call_a = [](auto &self) {
        self.template a<decltype(self)>();
    };
    auto call_b = [](auto &self) {
        self.template b<decltype(self)>();
    };
    obj.for_each_type(call_a);
    obj.for_each_type(call_b);
    return 0;
}

Šablono funkcijos išsiuntimo optimizavimas naudojant „Advanced C ++“ metodus

Vienas iš mažiau ištirtų šablonų funkcijų išsiuntimo C ++ aspektų yra užtikrinantis lankstumą būsimiems plėtiniams, išlaikant įgyvendinimą. Raktas slypi pasinaudojant Šablono specializacija Kartu su variadais šablonais. Šablono specializacija leidžia pritaikyti tam tikrų tipų specifinį elgesį, o tai ypač naudinga, kai kai kuriems tipams reikalinga pasirinktinė logika. Derindami tai su dispečerio funkcija, galite sukurti dar patikimesnę ir išplėstinę sistemą, kuri dinamiškai pritaikoma prie naujų reikalavimų.

Kitas aspektas yra grakščiai tvarkyti kompiliavimo laiko klaidas. Naudojant sudėtingus šablonus, bendra problema yra slapti klaidų pranešimai, kurie apsunkina derinimą. Norint tai sušvelninti, sąvokos ar SFINAE (pakeitimo gedimas nėra klaida). Koncepcijos, įvestos C ++ 20, leidžia kūrėjams apriboti tipus, perduotus į šablonus, užtikrinant, kad dispečeryje naudojami tik pagrįsti tipai. Tai lemia švaresnius klaidų pranešimus ir geresnį kodo aiškumą. Be to, „SFINAE“ gali pateikti atsarginius nepalaikomus tipus įgyvendinimus, užtikrindami, kad jūsų dispečeris išliks funkcionalus net tada, kai susiduriama su krašto atvejais.

Galiausiai verta atkreipti dėmesį į šablono metaprogramavimo našumą. Kadangi didžioji skaičiavimo dalis įvyksta kompiliavimo metu, naudojant tokias funkcijas kaip „std :: tuple“ arba „Foll“ išraiškos gali žymiai padidinti kompiliavimo laiką, ypač tvarkant didelius tipo paketus. Norėdami tai išspręsti, kūrėjai gali sumažinti priklausomybes, padaliję sudėtingą logiką į mažesnius, daugkartinio naudojimo šablonus arba ribodami vienos operacijos apdorotų tipų skaičių. Ši pusiausvyra tarp funkcionalumo ir kompiliavimo laiko efektyvumo yra labai svarbus kuriant keičiamąsias C ++ programas. 🚀

Įprasti klausimai apie šablono funkcijų dispečerius C ++

  1. Koks yra naudojimo tikslas std::tuple šiuose scenarijuose?
  2. std::tuple yra naudojamas saugoti ir kartoti per rūšių seką kompiliavimo metu, įgalinant specifines operacijas tipui be rankinio pakartojimo.
  3. Kaip sekasi fold expressions Supaprastinti šablono iteraciją?
  4. Fold expressions, įvesta „C ++ 17“, leiskite atlikti operaciją (pvz., Funkcijos skambutį) per parametrų paketą su minimalia sintakse, sumažinant katilinės kodą.
  5. Kas yra „Sfinae“ ir kaip čia tai naudinga?
  6. „SFINAE“ arba „Pakaitalo gedimas nėra klaida“ yra technika, leidžianti pateikti alternatyvius šablonų įgyvendinimus, kai neįvykdomos tam tikros rūšies ar sąlygų, padidinant lankstumą.
  7. Ar šis požiūris gali tvarkyti pasirinktinę tam tikrų tipų logiką?
  8. Taip, naudojant template specialization, galite apibrėžti pasirinktinį elgesį su konkrečiais tipais, vis dar naudodami tą pačią dispečerio sistemą.
  9. Kaip galiu suderinti sudėtingų šablonų klaidas?
  10. Naudojant concepts (C ++ 20) arba statiniai teiginiai gali padėti patvirtinti tipus ir pateikti aiškesnius klaidų pranešimus kompiliavimo metu.

Suderinimo šablono dispečeriai C ++

Katilo kodo sumažinimo iššūkis dirbant su keliomis šablono elemento funkcijomis yra veiksmingai sprendžiamas naudojant dispečerio funkciją. Automatizuodami raginimus atlikti tipų seką, kūrėjai gali rašyti švaresnį ir labiau prižiūrimą kodą. Šis požiūris ne tik taupo laiką, bet ir užtikrina nuoseklumą tarp funkcijų skambučių.

Per tokius metodus Šablono specializacija, Variadiniai šablonai ir koncepcijos, šie scenarijai parodo, kaip išplėsti funkcionalumą, išlaikant klaidas valdomas. Praktiškai pritaikant scenarijus, susijusius su keliais tipais, šis metodas parodo šiuolaikinio C ++ programavimo lankstumą ir galią. 🛠️

C ++ šablono funkcijų šaltiniai ir nuorodos
  1. Išsami informacija apie C ++ šablonus ir „Metaprogramming“ buvo nurodyta iš oficialios C ++ dokumentacijos. Apsilankykite šaltinyje čia: C ++ nuoroda .
  2. Pažangios variantų šablonų ir raukšlių išraiškų metodai buvo įkvėpti populiariojo kūrėjų forumo pavyzdžių: Krūvos perpildymas .
  3. Koncepcijos ir SFINAE metodai buvo ištirti naudojant turinį iš švietimo platformos: „Microsoft“ mokytis - C ++ .