使用CRTP确定性地生成代码

Question

我最近一直在研究模板向导，尤其是CRTP。 我知道模板是用来使编译器为我们生成代码的，所以我想知道是否有可能使模板“决定”我们希望特定类包含的函数的哪些部分。 例如，如果我有以下代码：

crtp.h

#include <iostream>
using std::endl;
using std::cout;

template<class T>
class A {
public:
    void func() {
        constexpr unsigned short mask = T::GetMask();
        if (mask & 1) {
            /*
            Do Something
            */
            cout << "Mask 1" << endl;
        }
        if (mask & 1 << 3) {
            /*
            Do Something else
            */
            cout << "Mask 2" << endl;
        }
    }
};

class B : public A<B> {
    friend class A<B>;
protected:
    static constexpr unsigned short GetMask() { return 0x0001; }
};

class C : public A<C> {
    friend class A<C>;
protected:
    static constexpr unsigned short GetMask() { return 0x0009; }
};

main.cpp中

#include "ctrp.h"
#include <iostream>
#include <vector>

using std::cout;
using std::vector;
using std::getchar;
using std::endl;

int main() {
    B b;
    C c;
    cout << "B:" << endl;
    b.func();
    cout << endl << "C:" << endl;
    c.func();
    getchar();
}

执行时会产生：

B:
Mask 1

C:
Mask 1
Mask 2

这很好用，正是我想要的。 从我的角度来看，问题在于if语句应该是不必要的。 当我处理常量表达式时，编译器应该具有跳过跳转并知道执行类B的第一部分和类C的两个部分所需的一切。

我想从中获利，并特别告诉编译器删除特定类不必要的部分，以避免在运行时不必要的分支。 不幸的是，我不知道如何做到这一点，有什么想法吗？ 提前致谢

编辑

响应一些很棒的建议，C ++ 17的constexpr if expression是我不知道的近乎完美的解决方案，但不幸的是无法使用。 我仅限于使用C ++ 14。

Answer 1

如果您关心性能，则编译器很可能会优化所有“死”分支，甚至if条件，前提是它可以在编译期间进行评估。

更糟糕的是，直到C ++ 17 constexpr if ，所有分支都必须形成良好。 在这种情况下，您可以将功能“外包”给特殊（静态成员）功能，并使用特殊化来调用正确的功能。 有关示例，请参见@R Sahu的答案。

Answer 2

用模板元编程在编译时模拟if / else不能那样工作。 您必须想象是否使用其他思维方式。

代替

    if (mask & 1) {
        /*
        Do Something
        */
        cout << "Mask 1" << endl;
    }
    if (mask & 1 << 3) {
        /*
        Do Something else
        */
        cout << "Mask 2" << endl;
    }

您将必须使用以下方法：

   function1_selector<mask & 1>::dostuff();
   function2_selector<mask & 1 << 3 >::dostuff();

哪里

template <bool> struct function1_selector
{
  static void dostuff() { /* Do nothing */ }
};

template <> struct function1_selector<true> // Specialize for true
{
   static void dostuff() { /* Do something useful */ }
};

类似地为function2_selector添加代码。