Виртуальные функции в compile-time Ч2
#опытным

Сходу не очень понятны кейсы применения полиморфизма на виртуальных функциях во время компиляции. У нас как бы есть шаблоны, которые прекрасно работают. Так какие применения у constexpr виртуальных функций?

constexpr виртуальные функции могут помочь перенести больше вычислений в компайл тайм. Предложение в стандарт по этому поводу содержит следующий пример:

В стандартной библиотеке есть отличный класс std::error_code. Но он не идеальный . Он не поддерживает вычисления в compile-time. Стандартную библиотеку не поправишь, но мы можем первое улучшение - сделать свой error_code с блэкджеком и constexpr:

class error_code
{
private:

    int val_;
    const error_category* cat_;

public:

    constexpr error_code() noexcept;
    constexpr error_code(int val, const error_category& cat) noexcept;
    template<class ErrorCodeEnum>
    constexpr error_code(ErrorCodeEnum e) noexcept;

    constexpr void assign(int val, const error_category& cat) noexcept;
    template<class ErrorCodeEnum>
    constexpr error_code& operator=(ErrorCodeEnum e) noexcept;
    constexpr void clear() noexcept;

    constexpr int value() const noexcept;
    constexpr const error_category& category() const noexcept;
    constexpr explicit operator bool() const noexcept;

    error_condition default_error_condition() const noexcept;
    string message() const;
};

Второе улучшение, которое мы можем сделать - устранить ограничение error_code от захардкоженого в ноль значения успеха операции. Существуют категории ошибок, которые считают все неотрицательные значения успешными, и есть (по общему признанию, очень редкие) другие, в которых ноль является неудачей. Чтобы решить эту проблему, мы уже имеем механизм - внутри error_code есть указатель на базовый класс error_category*, наследникам которого мы и можем делигировать принятие решения о том, является ли значение ошибкой или нет.

class error_category
{
public:
    // ...
    virtual bool failed(int ev) const noexcept;
    // ...
};

// И добавляем метод в класс error_code
class error_code
{
    // ...
    bool failed() const noexcept { return cat_->failed(val_); }
    // ...
};

Однако не-constexpr виртуальные функции ломают наше желание разрешить использовать error_code во время компиляции. Благо в С++20 мы можем их пометить constexpr и все заработает как надо!

Также шаблоны - конкуренты выртуальных функций - имеют одну противную особенность. Глаза хочется выкинуть, когда видишь шаблонный код. Виртуальные функции compile time'а могут в определенных кейсах заменить шаблоны и помочь увеличить читаемость кода.

Не стоит забывать и про кодогенерацию. С ее помощью мы можем включать в код по сути все, что мы хотим. Можно хоть из файла конфигурации сгенерить хэдэр, в котором будет переменная, содержащая весь этот конфиг. Для разных, но все же похожих, сгенерированных сущностей могут быть нужны полиморфные обработчики. Вот здесь отлично вписываются виртуальные constexpr функции.

Самому мне еще не удавалось их применять. Однако у нас в канале очень много крутых спецов. Если у вас был опыт использования этой фичи - поделитесь в комментах.

Increase your usability. Stay cool.

#cpp20