Tag Dispatching是C++中利用空结构体标签实现编译期函数重载选择的元编程技巧,通过类型推导静态匹配最优实现,避免运行时开销。

Tag Dispatching(标签分发)是 C++ 中一种基于类型标签(空类型)选择函数重载的元编程技巧,核心在于利用编译期类型信息,把运行时分支逻辑提前到编译期,避免虚函数、if/else 或模板特化带来的冗余或复杂性。
用空结构体作为“编译期开关”
标签本质是轻量、无状态的空 struct,比如:
struct input_iterator_tag {};
struct random_access_iterator_tag {};
struct lvalue_reference_tag {};
struct rvalue_reference_tag {};
它们不占内存、不可实例化(通常也不需要),唯一作用是作为类型参数参与重载决议。编译器根据实参类型推导出对应标签,自动匹配最匹配的函数重载版本。
典型场景:按迭代器类别定制算法行为
比如 std::advance 需要对不同迭代器做不同优化:
- 随机访问迭代器:直接
it += n(O(1)) - 输入/前向迭代器:只能逐次
++it(O(n))
实现方式是先写一个内部调度函数,接收迭代器和其对应的标签:
templatevoid advance_impl(It& it, int n, std::random_access_iterator_tag) { it += n; } template void advance_impl(It& it, int n, std::input_iterator_tag) { while (n--) ++it; }
再通过 traits 提取标签,并转发调用:
templatevoid advance(It& it, int n) { using tag = typename std::iterator_traits ::iterator_category; advance_impl(it, n, tag{}); }
编译器看到 tag{} 的类型,就静态决定调哪个 advance_impl —— 没有虚表、没有运行时判断、零开销。
比 SFINAE 和 constexpr if 更轻量的重载选择
相比其他编译期分发手段:
- 比 SFINAE 简洁:不需要写
enable_if或复杂约束表达式 - 比 C++17
if constexpr更早可用(C++98 起就可行) - 比全特化更灵活:不需为每个组合写完整模板特化,只需增加新标签+对应重载
它本质是“把策略编码进类型”,让重载解析机制替你做决策 —— 是典型的“类型即配置”思想。
自定义标签分发的实用建议
写自己的标签分发时注意几点:
- 标签类型之间保持继承关系可支持“降级匹配”(如从
random_access_iterator_tag派生自forward_iterator_tag),让更通用的重载也能被选中 - 避免在标签里加数据成员或虚函数,否则失去轻量性和语义纯粹性
- 配合
std::declval、decltype和类型 trait 使用,能自然延伸到任意类型分类(如是否可移动、是否为容器等)
基本上就这些 —— 不复杂但容易忽略,却是写出高效、可扩展泛型代码的重要基本功。











