Define a common interface without dynamic polymorphism

In applications such as ray tracing, an entity can be one of several types, which all share a common interface. For example, a Material can either be a DiffuseMaterial or a ReflectiveMaterial, etc and they all support a method Color getColor(args); In most applications, this issue is typically resolved using dynamic polymorphism:

class Material {
public:
  virtual Color getColor() = 0;
  // ...
}
class DiffuseMaterial: public Material {
public:
  Color getColor() {
    // ...
  }
}
class ReflectiveMaterial: public Material {
public:
  Color getColor() {
    // ...
  }
}

Then, a function can use Material* to represent a material, which is either of these types.
This virtual class hierarchy not only allows the user to define a common behavior, it forces the user to define the virtual function, otherwise the programmer cannot create instances of the derived classes, because they are abstract. However, dynamic polymorphism causes a performance overhead due to the dynamic dispatch and lookup. This is a problem in high-performance programs.

More modern languages provide alternatives to dynamic polymorphism. Rust for example has traits (interfaces, which can be resolved at compile-time) and enums (the entities of which can be structs), which avoid dynamic polymorphism. For example,

enum Material {
  DiffuseMaterial{member1, member2}, // a struct
  ReflectiveMaterial {member1, member2, member3, } // a struct
}

How to achieve the same effect of dynamic polymorphism using compile-time polymorphism features in C++20? Namely, define a type, which can be one of several types. Forcing the programmer to define a custom implementation of the common behavior for each subtype would be nice, but isn’t a must.

4

You could create a concept that checks all the requirements that you have on a Material:

template <class T>
concept IMaterial = requires(T m) {
    // list the requirements here
    { m.getColor() } -> std::same_as<Color>;
};

The actual classes implementing the requirements can then be completely unrelated:

class DiffuseMaterial {
public:
    Color getColor() { return Color{}; }
};
class ReflectiveMaterial {
public:
    Color getColor() { return Color{}; }
};

… and you can use the concept to only accept types that fulfills the requirements.

Example:

template<IMaterial M>   // M must fulfill the requirements
class Foo : public M {  // or composition if that makes more sense
    void func() {
        Color c = this->getColor();
    }
};

Demo

2

the solution with variant :

#include <variant>

enum Color {}; // what you wish

class DiffuseMaterial {
public:
    Color getColor() { return Color{}; }
};
class ReflectiveMaterial {
public:
    Color getColor() { return Color{}; }
};

void your_function(std::variant<DiffuseMaterial, ReflectiveMaterial> & mat)
{
 Color color = std::visit([](auto & m) {return m.getColor();}, mat);
}

int main()
{
 std::variant<DiffuseMaterial, ReflectiveMaterial> mat = DiffuseMaterial{};

  your_function(mat);
}

1

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật