C++ template.

1. C++ トレーニング C++模板与泛型编程 之初级篇 Poseidon项目组

3. 为什么引入泛型

5. 还为涉及的模板领域

6. C++类模板定义2

7. 为什么要引入泛型 泛型是什么？ 泛型编程又是什么呢？ 3

8. 为什么要引入泛型 泛型 就是C++模板的一种表现，也即类型参数化。 泛型编程(Generic Programming) 是建立在C++的Template机制基础上的一种完全不同于面向对象的程序设计思维模式。 典型作品:STL 4

9. 为什么要引入泛型 为什么需要泛型编程？ 5

10. 为什么要引入泛型 C++ template的最初发展动机很直接：让我们得以建立类型安全(type-safe)的通用容器。 如：vecotr，list，map等。 当愈多人用上template时，他们发现template有能力完成愈多可能的变化。容器当然很好。 但是泛型编程(Generic Programming)--写出的代码和其所处理的对象类型彼此独立。 于是STL的各种算法就应运而生。 如：for_each, find, merge等。 6

11. 为什么要引入泛型 简单的一个开发场景说明 主角：小逗童鞋 1 简单的一个开发任务 任务内容：编写compare函数，分别比较int、string、double三种类型值的大小。要求比较的两个值通过参数传入compare函数中，如果第一个值大于第二个值，就然会1，如果小于就返回-1，否则返回0。 2 日本项目中抽取的一个实例 模板函数实例 3

12. 简单的一个案例分析 小逗提交了如下代码： int compare(const int& v1, cosnt int& v2) { if (v1 > v2) return 1; else if (v2 > v1) return -1; return 0; } int compare(const string& v1, const string& v2) { if (v1 > v2) return 1; else if (v2 > v1) return -1; return 0; } int compare(const double& v1, const double& v2) { if (v1 > v2) return 1; else if (v2 > v1) return -1; return 0; } 8

14. 那有什么办法解决这个问题吗？9

16. 简单的一个案例分析 日本项目的一个实例应用： 简单需求：处理市场发送过来的广播消息，消息数量大于有7,8种。 每种广播消息的格式的定义如下： typedef struct broadcast_message_type { broadcast_type_t broadcast_type; uint16_t items_n; char filler_2_s [2]; broadcast_message_type_item_t item [9]; 每个item对应一只股票。 } broadcast_message_type _t; 现在需求是，需要把每个广播消息中对应items下面的每一只股票发送给其他线程处理。 11

17. 简单的一个案例分析 发送消息的模板函数： template <typename msgT, typename memberT> void BOMXFFHBroadcastController::sendMessage( char* broadcast, ENDataEventType event_type) { msgT* message_serise = (msgT*)broadcast; char* data_ptr = broadcast; uint16_t items = message_serise->items_n; series_t series_key; data_ptr += offsetof(msgT, item); for (uint16_t index = 0; index < items; index++) { series_key = message_serise->item[index].series; sendDirectMessage(data_ptr, sizeof(memberT), event_type, series_key); data_ptr += sizeof(memberT); } } 12

18. 如何引入泛型 1、C++引入单根继承 2、参数化类型 实现通用容器的方案就是使用“参数化类型”。 一个容器需要能够存放任何类型的对象，那干脆就把这个对象的类型“抽”出来，参数化它： template<class T> class vector { T* v; int sz; public: vector(int); T& operator[](int); T& elem(int i) { return v[i]; } // ... }; 13

19. 如何引入泛型 宏不能解决这个问题吗？ 那么与模板相比，宏有什么缺点呢？ 14

20. 如何引入泛型 跟模板相比，宏的最大的缺点就是它并不工作在C++的语法解析层面，宏是由预处理器来处理的，而在预处理器的眼里没有C++，只有一堆文本，只做简单的替换。因此C++的类型检查根本不起作用。 比如上面的定义如果用宏来实现，那么就算你传进去的T不是一个类型，预处理器也不会报错；只有等到文本替换完了，到C++编译器工作的时候才会发现一堆莫名其妙的类型错误，但那个时候错误就已经到处都是了。往往最后会抛出一堆吓人的编译错误。 更何况宏基本无法调试。 15

21. 为什么要引入泛型 我们再来看一看通用算法，这是泛型的另一个动机。比如我们熟悉的C的qsort： void qsort(void *base, size_t nmemb, size_t size,int (*compar)(const void *, const void *)); 16

22. 为什么要引入泛型 这个算法有如下几个问题： 1. 类型安全性：使用者必须自行保证base指向的数组的元素类型和compar的两个参数的类型是一致的；使用者必须自行保证size必须是数组元素类型的大小。 2. 通用性：qsort对参数数组的二进制接口有严格要求——它必须是一个内存连续的数组。如果你实现了一个巧妙的、分段连续的自定义数组，就没法使用qsort了。 3. 接口直观性：如果你有一个数组char* arr = new arr[10];那么该数组的元素类型其实就已经“透露”了它自己的大小。然而qsort把数组的元素类型给“void”掉了（void *base），于是丢失掉了这一信息，而只能让调用方手动提供一个size。为什么要把数组类型声明为void*？因为除此之外别无它法，声明为任意一个类型的指针都不妥（compar的参数类型也是如此）。qsort为了通用性，把类型信息丢掉了，进而导致了必须用额外的参数来提供类型大小信息。在这个特定的算法里问题还不明显，毕竟只多一个size参数而已，但一旦涉及的类型信息多了起来，其接口的可伸缩性（scalability）问题和直观性问题就会逐渐显现。 4. 效率：compar是通过函数指针调用的，这带来了一定的开销。但跟上面的其它问题比起来这个问题还不是最严重的。 17

24. 类模板 18

25. 函数模板(Function template)大解剖 定义C++ 模板的关键字 模板定义都以它开头。 template <typename T, size_t N> T sumArray(T (&arr)[N]) { T sum=0; for (int i = 0; i < N; ++i) { sum += arr[i]; } return sum; } 模板形参表 表示类型的类型形参(T) 表示常量表达式的非类型形参(N)。 模板函数体 在模板函数内部，可以使用类型形参 T 引用一个类型，T 表示哪种实际类型由编译器根据所用的函数而确定。 sumArray<int, 10>(array) <<--称之为模板的实例化（显示的模板实参），在编译阶段完成。 inline函数模板： template <typename T> inline T min(const T&, const T&); ○ inline template <typename T> T min(const T&, const T&); × 注意inline关键字的位置 19

26. 函数模板(Function template)大解剖 C++ Function Template Overloading template <class T> inline const T& min(const T& a, const T& b) { return b < a ? b : a; } 例如： r3 = min(r1, r2); 编译器做参数推导。 ■任何类型对象都可以 运用min()， 需要支持 operator<。 template <class T, class C> inline const T& min(const T& a, const T& b, C comp) { return comp(b, a) ? b : a; } 例如： r3 = min(r1, r2, compare); 编译器做参数推导。 ■需要根据类型自定义 比较函数，传入函数指针。 20

27. 类模板(class template)大解剖 定义C++ 类模板的关键字 类模板定义都以它开头。 template < typename T, size_t N = 32> class BFixedArray { public: explicit BFixedArray(size_t dim = N) : _cItems(dim), _buffer(_internal) { if(dim > THRESHOLD) { _buffer = new T[dim]; } } ~BFixedArray() { if (!isOnStack()) { delete[] _buffer; } } size_t size() const { return _cItems; } 模板形参表 表示类型的类型形参(T) 表示常量表达式的非类型形参(N)。 类模板定义体 在类模板内部，可以使用类型形参 T 引用一个类型，T 表示哪种实际类型由编译器根据所用的函数而确定。 编译器将使用用户提供的实际类型来实例化这个类模板。 BFixedArray<char, 128> sendbuffer(length); BFixedArray<int, 128> fixedBuffer(length); 类型形参由关键字class或typename后街说明符构成。在模板形参表中，这两个关键字具有相同的含义，都指出后面所接的名字表示一个类型。 当然在模板的使用上，也是有不同之处(在模板定义内部指定类型) 21

28. 类模板(Class template)大解剖 C++ Class Member Template 22

29. 编写泛型程序的简单原则 如何做两个 数字的比较呢 一般的程序思维里 if (v1 > v2) 或者 else if (v1 < v2) 但是在泛型思维中 if (v1 > v2) 或者 else if (v2 > v1) 类型只需要支持 > 而不必支持 < 简单原则：编写独立于类型的代码，对实参类型的要求尽可能少时有很有益的。 23

30. 编写泛型程序的简单原则 一般编程思维中的代码： template<typename T> int compare(const T& v1, const T& v2) { if (v1 > v2) return 1; else if (v1 < v2) return -1; return 0; } 根据泛型编程原则重构代码： template<typename T> int compare(const T& v1, const T& v2) { if (v1 > v2) return 1; else if (v2 > v1) return -1; return 0; } 24

31. 模板的编译模型 为啥STL的源代码中只有头文件呢？ 25

32. 模板编译模型 标准C++为编译模板代码定义了两种编译模型。 包含编译模型(Inclusion compilation model) 几乎所有的编译器都支持的编译模式。 简单的说，就是模板定义放在头文件中。如STL。 不过，头文件中提供模板定义存在几个缺点： 函数的实现细节暴露。 如果大量的模板定义放于头文件中，会增加文件间的编译依赖，增加编译时间。 分离编译模型(Separate compilation model) 只有一部分编译器支持。 简单说，模板的声明放于头文件中，定义放于源文件中。 此种组织形式，和我们常规的非内联函数的定义组织方式相同 26

33. 模板编译模型 export(可选) template <class elemType> void Array<elemType>::init( const elemType *array, int sz ) { if ( ! array ) { _size = 0; _ia = 0; } if ( sz < 1 ) sz = 1; _size = sz; _ia = new elemType[ _size ]; for ( int ix = 0; ix < _size; ++ix ) _ia[ ix ] = array[ ix ]; } 日本项目开发环境： perseus ose_omx_order_book_detail_server/src> gcc -v gcc version 3.3.3 (SuSE Linux) 27

34. 关于泛型编程参考书籍：

35. C++模板与泛型编程 谢 谢。