[Из песочницы] Преобразование обычного класса в странно повторяющийся шаблон16.08.2016 21:03

Давайте вспомним, как работают виртуальные методы. Если класс содержит один или более виртуальный метод, компилятор для такого класса создает таблицу виртуальных методов, а в сам класс добавляет виртуальный табличный указатель. Компилятор также генерирует код в конструкторе класса для инициализации виртуального табличного указателя. Выбор вызываемого виртуального метода производится на этапе выполнения программы при помощи выбора адреса метода из созданной таблицы.

Итого имеем следующие дополнительные затраты:

1) Дополнительный указатель в классе (указатель на таблицу виртуальных методов);
2) Дополнительный код в конструкторе класса (для инициализации виртуального табличного указателя);
3) Дополнительный код при каждом вызове виртуального метода (разыменование указателя на таблицу виртуальных методов и поиск по таблице нужного адреса виртуального метода).

К счастью, компиляторы сейчас поддерживают такую оптимизацию как девиртуализация (devirtualization). Суть её заключается в том, что виртуальный метод вызывается напрямую, если компилятор точно знает тип вызываемого объекта и таблица виртуальных методов при этом не используется. Такая оптимизация появилась довольно давно. Например, для gcc — начиная с версии 4.7, для clang’a начиная с версии 3.8 (появился флаг -fstrict-vtable-pointers).

Но всё же, можно ли пользоваться полиморфизмом без виртуальных функций вообще? Ответ: да, можно. На помощь приходит так называемый «странно повторяющийся шаблон» (Curiously Recurring Template Pattern или CRTP).

Давайте рассмотрим пример преобразования класса с виртуальными методами в класс с шаблоном:

class IA {
public:
   virtual void helloFunction() = 0;
};

class B : public IA {
public:
   helloFunction(){
      std::cout<< "Hello from B";
   }
};

template 
class IA {
public:
   helloFunction(){
      static_cast(this)->helloFunction();
   }
};

class B : public IA {
public:
   helloFunction(){
      std::cout<< "Hello from B";
   }
};

template 
void sayHello(IA* object) {
   object->helloFunction();
}