डायनेमिक_कास्ट के बिना Instanceof कार्यान्वयन
मुझे लगता है कि यह सवाल आज भी प्रासंगिक है। C ++ 11 मानक का उपयोग करके अब आप इस तरह instanceofका उपयोग किए बिना एक फ़ंक्शन को लागू करने में सक्षम हैं dynamic_cast:
if (dynamic_cast<B*>(aPtr) != nullptr) {
// aPtr is instance of B
} else {
// aPtr is NOT instance of B
}
लेकिन आप अभी भी RTTIसमर्थन पर निर्भर हैं । तो यहाँ कुछ मैक्रोज़ और मेटाप्रोग्रामिंग मैजिक के आधार पर इस समस्या के लिए मेरा समाधान है। एकमात्र दोष यह है कि यह दृष्टिकोण काम नहीं करता है एकाधिक वंशानुक्रम के ।
InstanceOfMacros.h
#include <set>
#include <tuple>
#include <typeindex>
#define _EMPTY_BASE_TYPE_DECL() using BaseTypes = std::tuple<>;
#define _BASE_TYPE_DECL(Class, BaseClass) \
using BaseTypes = decltype(std::tuple_cat(std::tuple<BaseClass>(), Class::BaseTypes()));
#define _INSTANCE_OF_DECL_BODY(Class) \
static const std::set<std::type_index> baseTypeContainer; \
virtual bool instanceOfHelper(const std::type_index &_tidx) { \
if (std::type_index(typeid(ThisType)) == _tidx) return true; \
if (std::tuple_size<BaseTypes>::value == 0) return false; \
return baseTypeContainer.find(_tidx) != baseTypeContainer.end(); \
} \
template <typename... T> \
static std::set<std::type_index> getTypeIndexes(std::tuple<T...>) { \
return std::set<std::type_index>{std::type_index(typeid(T))...}; \
}
#define INSTANCE_OF_SUB_DECL(Class, BaseClass) \
protected: \
using ThisType = Class; \
_BASE_TYPE_DECL(Class, BaseClass) \
_INSTANCE_OF_DECL_BODY(Class)
#define INSTANCE_OF_BASE_DECL(Class) \
protected: \
using ThisType = Class; \
_EMPTY_BASE_TYPE_DECL() \
_INSTANCE_OF_DECL_BODY(Class) \
public: \
template <typename Of> \
typename std::enable_if<std::is_base_of<Class, Of>::value, bool>::type instanceOf() { \
return instanceOfHelper(std::type_index(typeid(Of))); \
}
#define INSTANCE_OF_IMPL(Class) \
const std::set<std::type_index> Class::baseTypeContainer = Class::getTypeIndexes(Class::BaseTypes());
डेमो
फिर आप इस सामग्री का उपयोग कर सकते हैं ( सावधानी के साथ हैं:
DemoClassHierarchy.hpp *
#include "InstanceOfMacros.h"
struct A {
virtual ~A() {}
INSTANCE_OF_BASE_DECL(A)
};
INSTANCE_OF_IMPL(A)
struct B : public A {
virtual ~B() {}
INSTANCE_OF_SUB_DECL(B, A)
};
INSTANCE_OF_IMPL(B)
struct C : public A {
virtual ~C() {}
INSTANCE_OF_SUB_DECL(C, A)
};
INSTANCE_OF_IMPL(C)
struct D : public C {
virtual ~D() {}
INSTANCE_OF_SUB_DECL(D, C)
};
INSTANCE_OF_IMPL(D)
निम्न कोड सही व्यवहार को अल्पविकसित करने के लिए एक छोटा डेमो प्रस्तुत करता है।
InstanceOfDemo.cpp
#include <iostream>
#include <memory>
#include "DemoClassHierarchy.hpp"
int main() {
A *a2aPtr = new A;
A *a2bPtr = new B;
std::shared_ptr<A> a2cPtr(new C);
C *c2dPtr = new D;
std::unique_ptr<A> a2dPtr(new D);
std::cout << "a2aPtr->instanceOf<A>(): expected=1, value=" << a2aPtr->instanceOf<A>() << std::endl;
std::cout << "a2aPtr->instanceOf<B>(): expected=0, value=" << a2aPtr->instanceOf<B>() << std::endl;
std::cout << "a2aPtr->instanceOf<C>(): expected=0, value=" << a2aPtr->instanceOf<C>() << std::endl;
std::cout << "a2aPtr->instanceOf<D>(): expected=0, value=" << a2aPtr->instanceOf<D>() << std::endl;
std::cout << std::endl;
std::cout << "a2bPtr->instanceOf<A>(): expected=1, value=" << a2bPtr->instanceOf<A>() << std::endl;
std::cout << "a2bPtr->instanceOf<B>(): expected=1, value=" << a2bPtr->instanceOf<B>() << std::endl;
std::cout << "a2bPtr->instanceOf<C>(): expected=0, value=" << a2bPtr->instanceOf<C>() << std::endl;
std::cout << "a2bPtr->instanceOf<D>(): expected=0, value=" << a2bPtr->instanceOf<D>() << std::endl;
std::cout << std::endl;
std::cout << "a2cPtr->instanceOf<A>(): expected=1, value=" << a2cPtr->instanceOf<A>() << std::endl;
std::cout << "a2cPtr->instanceOf<B>(): expected=0, value=" << a2cPtr->instanceOf<B>() << std::endl;
std::cout << "a2cPtr->instanceOf<C>(): expected=1, value=" << a2cPtr->instanceOf<C>() << std::endl;
std::cout << "a2cPtr->instanceOf<D>(): expected=0, value=" << a2cPtr->instanceOf<D>() << std::endl;
std::cout << std::endl;
std::cout << "c2dPtr->instanceOf<A>(): expected=1, value=" << c2dPtr->instanceOf<A>() << std::endl;
std::cout << "c2dPtr->instanceOf<B>(): expected=0, value=" << c2dPtr->instanceOf<B>() << std::endl;
std::cout << "c2dPtr->instanceOf<C>(): expected=1, value=" << c2dPtr->instanceOf<C>() << std::endl;
std::cout << "c2dPtr->instanceOf<D>(): expected=1, value=" << c2dPtr->instanceOf<D>() << std::endl;
std::cout << std::endl;
std::cout << "a2dPtr->instanceOf<A>(): expected=1, value=" << a2dPtr->instanceOf<A>() << std::endl;
std::cout << "a2dPtr->instanceOf<B>(): expected=0, value=" << a2dPtr->instanceOf<B>() << std::endl;
std::cout << "a2dPtr->instanceOf<C>(): expected=1, value=" << a2dPtr->instanceOf<C>() << std::endl;
std::cout << "a2dPtr->instanceOf<D>(): expected=1, value=" << a2dPtr->instanceOf<D>() << std::endl;
delete a2aPtr;
delete a2bPtr;
delete c2dPtr;
return 0;
}
आउटपुट:
a2aPtr->instanceOf<A>(): expected=1, value=1
a2aPtr->instanceOf<B>(): expected=0, value=0
a2aPtr->instanceOf<C>(): expected=0, value=0
a2aPtr->instanceOf<D>(): expected=0, value=0
a2bPtr->instanceOf<A>(): expected=1, value=1
a2bPtr->instanceOf<B>(): expected=1, value=1
a2bPtr->instanceOf<C>(): expected=0, value=0
a2bPtr->instanceOf<D>(): expected=0, value=0
a2cPtr->instanceOf<A>(): expected=1, value=1
a2cPtr->instanceOf<B>(): expected=0, value=0
a2cPtr->instanceOf<C>(): expected=1, value=1
a2cPtr->instanceOf<D>(): expected=0, value=0
c2dPtr->instanceOf<A>(): expected=1, value=1
c2dPtr->instanceOf<B>(): expected=0, value=0
c2dPtr->instanceOf<C>(): expected=1, value=1
c2dPtr->instanceOf<D>(): expected=1, value=1
a2dPtr->instanceOf<A>(): expected=1, value=1
a2dPtr->instanceOf<B>(): expected=0, value=0
a2dPtr->instanceOf<C>(): expected=1, value=1
a2dPtr->instanceOf<D>(): expected=1, value=1
प्रदर्शन
सबसे दिलचस्प सवाल जो अब उठता है, अगर यह बुराई सामान के उपयोग की तुलना में अधिक कुशल है dynamic_cast । इसलिए मैंने एक बहुत ही बुनियादी प्रदर्शन माप एप्लिकेशन लिखा है।
InstanceOfPerformance.cpp
#include <chrono>
#include <iostream>
#include <string>
#include "DemoClassHierarchy.hpp"
template <typename Base, typename Derived, typename Duration>
Duration instanceOfMeasurement(unsigned _loopCycles) {
auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
volatile bool isInstanceOf = false;
for (unsigned i = 0; i < _loopCycles; ++i) {
Base *ptr = new Derived;
isInstanceOf = ptr->template instanceOf<Derived>();
delete ptr;
}
auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
return std::chrono::duration_cast<Duration>(end - start);
}
template <typename Base, typename Derived, typename Duration>
Duration dynamicCastMeasurement(unsigned _loopCycles) {
auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
volatile bool isInstanceOf = false;
for (unsigned i = 0; i < _loopCycles; ++i) {
Base *ptr = new Derived;
isInstanceOf = dynamic_cast<Derived *>(ptr) != nullptr;
delete ptr;
}
auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
return std::chrono::duration_cast<Duration>(end - start);
}
int main() {
unsigned testCycles = 10000000;
std::string unit = " us";
using DType = std::chrono::microseconds;
std::cout << "InstanceOf performance(A->D) : " << instanceOfMeasurement<A, D, DType>(testCycles).count() << unit
<< std::endl;
std::cout << "InstanceOf performance(A->C) : " << instanceOfMeasurement<A, C, DType>(testCycles).count() << unit
<< std::endl;
std::cout << "InstanceOf performance(A->B) : " << instanceOfMeasurement<A, B, DType>(testCycles).count() << unit
<< std::endl;
std::cout << "InstanceOf performance(A->A) : " << instanceOfMeasurement<A, A, DType>(testCycles).count() << unit
<< "\n"
<< std::endl;
std::cout << "DynamicCast performance(A->D) : " << dynamicCastMeasurement<A, D, DType>(testCycles).count() << unit
<< std::endl;
std::cout << "DynamicCast performance(A->C) : " << dynamicCastMeasurement<A, C, DType>(testCycles).count() << unit
<< std::endl;
std::cout << "DynamicCast performance(A->B) : " << dynamicCastMeasurement<A, B, DType>(testCycles).count() << unit
<< std::endl;
std::cout << "DynamicCast performance(A->A) : " << dynamicCastMeasurement<A, A, DType>(testCycles).count() << unit
<< "\n"
<< std::endl;
return 0;
}
परिणाम भिन्न होते हैं और अनिवार्य रूप से संकलक अनुकूलन की डिग्री पर आधारित होते हैं। g++ -std=c++11 -O0 -o instanceof-performance InstanceOfPerformance.cppमेरे स्थानीय मशीन पर आउटपुट का उपयोग करके प्रदर्शन माप कार्यक्रम को संकलित करना था:
InstanceOf performance(A->D) : 699638 us
InstanceOf performance(A->C) : 642157 us
InstanceOf performance(A->B) : 671399 us
InstanceOf performance(A->A) : 626193 us
DynamicCast performance(A->D) : 754937 us
DynamicCast performance(A->C) : 706766 us
DynamicCast performance(A->B) : 751353 us
DynamicCast performance(A->A) : 676853 us
मम्म, यह परिणाम बहुत ही साहसी था, क्योंकि समय दर्शाता है कि दृष्टिकोण की तुलना में नया दृष्टिकोण बहुत तेज नहीं है dynamic_cast। यह विशेष परीक्षण मामले के लिए और भी कम कुशल है जो परीक्षण करता है कि कोई सूचक Aइसका उदाहरण है A। लेकिन हमारे द्विआधारी का उपयोग कर संकलक otpimization ट्यूनिंग द्वारा ज्वार बदल जाता है। संबंधित कंपाइलर कमांड है g++ -std=c++11 -O3 -o instanceof-performance InstanceOfPerformance.cpp। मेरी स्थानीय मशीन पर परिणाम आश्चर्यजनक था:
InstanceOf performance(A->D) : 3035 us
InstanceOf performance(A->C) : 5030 us
InstanceOf performance(A->B) : 5250 us
InstanceOf performance(A->A) : 3021 us
DynamicCast performance(A->D) : 666903 us
DynamicCast performance(A->C) : 698567 us
DynamicCast performance(A->B) : 727368 us
DynamicCast performance(A->A) : 3098 us
यदि आप कई विरासतों पर भरोसा नहीं कर रहे हैं, तो अच्छे पुराने सी मैक्रोज़, आरटीटीआई और टेम्पलेट मेटाप्रोग्रामिंग के विरोधी नहीं हैं और अपनी कक्षा पदानुक्रम की कक्षाओं में कुछ छोटे निर्देशों को जोड़ने के लिए बहुत आलसी नहीं हैं, तो यह दृष्टिकोण आपके आवेदन को थोड़ा बढ़ा सकता है इसके प्रदर्शन के संबंध में, यदि आप अक्सर सूचक के उदाहरण की जांच करते हैं। लेकिन सावधानी के साथ इसका उपयोग करें । इस दृष्टिकोण की शुद्धता के लिए कोई वारंटी नहीं है।
नोट: सभी डेमो को clang (Apple LLVM version 9.0.0 (clang-900.0.39.2))मैकबुक प्रो मिड 2012 में macOS सिएरा के तहत उपयोग करके संकलित किया गया था।
संपादित करें:
मैंने लिनक्स मशीन के उपयोग से प्रदर्शन का भी परीक्षण किया है gcc (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.9) 5.4.0 20160609। इस प्लेटफ़ॉर्म पर परफ्यूम का लाभ इतना महत्वपूर्ण नहीं था जितना कि क्लैंग वाले मैकओ पर।
आउटपुट (संकलक अनुकूलन के बिना):
InstanceOf performance(A->D) : 390768 us
InstanceOf performance(A->C) : 333994 us
InstanceOf performance(A->B) : 334596 us
InstanceOf performance(A->A) : 300959 us
DynamicCast performance(A->D) : 331942 us
DynamicCast performance(A->C) : 303715 us
DynamicCast performance(A->B) : 400262 us
DynamicCast performance(A->A) : 324942 us
आउटपुट (संकलक अनुकूलन के साथ):
InstanceOf performance(A->D) : 209501 us
InstanceOf performance(A->C) : 208727 us
InstanceOf performance(A->B) : 207815 us
InstanceOf performance(A->A) : 197953 us
DynamicCast performance(A->D) : 259417 us
DynamicCast performance(A->C) : 256203 us
DynamicCast performance(A->B) : 261202 us
DynamicCast performance(A->A) : 193535 us