C++；性能模板？ 我在网上看到过几次，提到C++可以更快地使用模板。

有人能解释一下，包括在低层次上，这到底是为什么吗？我一直认为这样一个“好”的特性会像最有用的概念一样有开销

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从超低延迟的角度来看，我对此非常感兴趣

> P>我不确定你是否在谈论C++模板元编程：在编译时做一些计算，这样你几乎可以在运行时立即得到结果。 如果是这样，下面是一个例子

通过使用模板元编程和模板专门化为递归提供结束条件，程序中使用的阶乘（忽略任何未使用的阶乘）可以通过此代码在编译时计算

template <int N>
struct Factorial 
{
    enum { value = N * Factorial<N - 1>::value };
};

template <>
struct Factorial<0> 
{
    enum { value = 1 };
};

// Factorial<4>::value == 24
// Factorial<0>::value == 1
void foo()
{
    int x = Factorial<4>::value; // == 24
    int y = Factorial<0>::value; // == 1
}

模板
结构阶乘
{
枚举{value=N*阶乘：：值}；
};
模板
结构阶乘
{
枚举{值=1}；
};
//阶乘：：值==24
//阶乘：：值==1
void foo（）
{
int x=阶乘：：值；//==24
int y=阶乘：：值；//==1
}

这里还有一点要读

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他们最有可能谈论的是模板元编程，这是编译速度与运行速度之间的权衡。基本的想法是你可以编写一个程序，它将在C++编译器中执行。例如（从维基百科偷来的）：

模板
结构阶乘
{
枚举{value=N*阶乘：：值}；
};
模板
结构阶乘
{
枚举{值=1}；
};
//阶乘：：值==24
//阶乘：：值==1
void foo（）
{
int x=阶乘：：值；//==24
int y=阶乘：：值；//==1
}

因此，要计算

Factorial:：value

，编译器需要“展开”模板并计算

Factorial:：value

等等。这一切都是在编译时完成的，这显然会增加编译时间，但会在运行时有效地用一个常量值替换它。

“更快”取决于您将它与什么进行比较

模板完全由编译器评估，因此它们在运行时的开销为零。调用

Foo（）

与调用

FooInt（）

一样高效

因此，与依赖于在运行时完成更多工作（例如通过调用虚拟函数）的方法相比，模板确实可以更快。与为该场景精确编写的手写代码相比，没有什么不同

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因此，模板的好处不在于它们比其他方法“更快”，而在于它们与手写代码“一样快”，同时具有通用性和可重用性。

一个常见的例子是排序

在C语言中，

qsort

获取指向比较函数的指针。一般来说，将有一个

qsort

代码的副本，它不是内联的。它将通过指向比较例程的指针进行调用——这当然也不是内联的

在C++中，<>代码> STD:：排序是模板，它可以将一个函子对象作为比较器。对于用作比较器的每种不同类型，都有一个不同的

std:：sort

。假设您使用的函子类重载了

操作符（）

，那么对比较器的调用可以很容易地内联到

std:：sort

的这个副本中

因此，模板提供了更多的内联，因为有更多的

sort

代码副本，每个副本都可以内联不同的比较器。内联是一个很好的优化，排序例程做了很多比较，因此您可以经常测量

std:：sort

运行速度比等效的

qsort

快。这样做的代价是可能产生更大的代码——如果您的程序使用许多不同的比较器，那么您会得到许多排序例程的不同副本，每个副本都有一个不同的比较器

原则上，C实现没有理由不能将

qsort

内联到调用它的位置。然后，如果使用函数名调用它，优化器在理论上可以观察到，在使用它时，函数指针必须仍然指向同一个函数。然后它可以内联调用函数，结果将类似于

std:：sort

的结果。但在实践中，编译器往往不采取第一步，即内联

qsort

。这是因为（a）它很大，（b）它在一个不同的翻译单元中，通常编译到你的程序所链接的某个库中，（c）这样做的话，每次调用它都会有一个

qsort

的内联副本，而不仅仅是每个不同比较器的副本。因此，它将比C++更臃肿，除非实现在相同代码的不同位置调用“代码> qSeaS/<代码>的情况下，共同使用代码。 因此，C中的通用函数，如

qsort

，由于通过函数指针或其他间接[*]调用，往往会有一些开销。在C++中模板是一种常见的保持源代码通用性的方法，但确保它编译成专用函数（或几个这样的函数）。希望专用代码更快

值得注意的是，模板绝不仅仅是性能问题<在某些方面，code>std:：sort本身比

qsort

更通用。例如，

qsort

仅对数组进行排序，而

std:：sort

可以对提供随机访问迭代器的任何内容进行排序。例如，它可以对一个

deque

进行排序，它的封面下是几个单独分配的不相交数组。因此，使用模板并不一定会带来任何性能上的好处，可能是出于其他原因。碰巧模板确实会影响性能

[*]另一个排序示例-

qsort

采用一个整数参数，表示h

template <int N>
struct Factorial 
{
    enum { value = N * Factorial<N - 1>::value };
};

template <>
struct Factorial<0> 
{
    enum { value = 1 };
};

// Factorial<4>::value == 24
// Factorial<0>::value == 1
void foo()
{
    int x = Factorial<4>::value; // == 24
    int y = Factorial<0>::value; // == 1
}

void qsort ( void * base, size_t num, size_t size, 
             int ( * comparator ) ( const void *, const void * ) );

template <class RandomAccessIterator, class StrictWeakOrdering>
void sort(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last,
                StrictWeakOrdering comp);

vector<1000> a = foo(), b = bar(), c = baz(), result;
result = a + b + c;

for(int i = 0; i < 1000; ++i) {
    result[i] = a[i] + b[i] + c[i];
}