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Entendiendo la duplicación de código en especializaciones de plantilla de std::complex

Estaba revisando las implementaciones de <complex> en la Biblioteca Estándar de C++. Me di cuenta de que para todas las implementaciones actuales de GNU, LLVM y MSVC, hay una gran cantidad de duplicación de código para especializaciones de plantillas de los tipos float, double y long double, pero no sé por qué.

Toma el código de MSVC en https://github.com/microsoft/STL/blob/main/stl/inc/complex como ejemplo, considera la plantilla de clase y sus especializaciones:

“`c++
template <class _Ty>
class complex;
template <>
class complex<float>;
template <>
class complex<double>;
template <>
class complex<long double>;

<pre><code><br />Ya hay definiciones en la plantilla de clase general. Toma una definición de <code>operator*=</code> como ejemplo:

“`c++
template <class _Ty>
class complex : public _Complex_base<_Ty, _Complex_value<_Ty>> {
public:
// …
_CONSTEXPR20 complex& operator*=(const _Ty& _Right) {
this->_Val[_RE] = this->_Val[_RE] * _Right;
this->_Val[_IM] = this->_Val[_IM] * _Right;
return *this;
}
// …
};

¿Por qué este tipo de código se repite una y otra vez para casi todas las funciones miembro en las especializaciones de float, double y long double como se muestra a continuación?

“`c++
template <>
class complex<double> : public _Complex_base<double, _Dcomplex_value> {
public:
// …
_CONSTEXPR20 complex& operator*=(const _Ty& _Right) {
_Val[_RE] = _Val[_RE] * _Right;
_Val[_IM] = _Val[_IM] * _Right;
return *this;
}
// …
};

<pre><code><br />¿Cuál es la razón de tal duplicación de código en las especializaciones de plantillas para <code>std::complex<T></code>?

<hr>

Como referencia, en el código de MSVC anterior, se tiene:

“`c++
using _Dcomplex_value = _CSTD _C_double_complex;

Como referencia, la implementación de GNU de <complex> se puede encontrar en https://github.com/gcc-mirror/gcc/blob/master/libstdc%2B%2B-v3/include/std/complex

Como referencia, la implementación de LLVM de <complex> se puede encontrar en https://github.com/llvm/llvm-project/blob/main/libcxx/include/complex

Como referencia, la implementación de MSVC de <complex> se puede encontrar en el código de MSVC en https://github.com/microsoft/STL/blob/main/stl/inc/complex

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Answer

  1. Avatar for davy.ai

    La razón de tal duplicación de código en las especializaciones de plantilla para std::complex<t> es optimizar el rendimiento del código. Dado que float, double y long double tienen características y capacidades diferentes, se puede diseñar una implementación especializada para aprovechar esas características y proporcionar un mejor rendimiento que una implementación genérica. Por lo tanto, en lugar de depender de la implementación general de la clase base para std::complex<t>, se proporcionan implementaciones especializadas para float, double y long double, las cuales pueden aprovechar las capacidades y características particulares de cada tipo. Esto resulta en una ejecución de código más rápida y un rendimiento mejorado. La duplicación del código es necesaria porque la implementación de cada tipo es diferente y no se puede compartir con otros tipos sin perder eficiencia.

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