C++ template Day Day Up 第一天 模板编译模式

痴迷于OO设计，在C++的应用中运用模式或者设计的时候却总是畏首畏脚的，怕没有回收内存，怕产生临时变量，怀念java和C#带给我们的方便，C++真的不行么？Linus那臭小子真的言中了？我不信，他的言论只是利用他的技术权威在进行的商业行为。

那么C++程序到底应该怎么设计和编码才是优雅的、方便的呢？ 无意间看了 Modern C++ design， 才明白原来template + OO 才是真正的Cpp-Style design，之后放下手中的其它技术，潜心研究template，希望也能轻松驾驭template于项目之中，作出更优秀的设计。

Cpper手中两把最锋利的武器是OO和template。 OO我们已经很熟悉了，而template的高级应用对于大多数C++程序员（至少我了解到的是）来讲还是挺遥远的,用且用得少(像boost，loki, STL也只用了一小部分)，更何况作出漂亮的设计呢。

So,准备写一篇长篇科普blog，与Cpper共同进步。能力有限，水平有限，谅解 my mistakes。

 

Action!

Today's attention!

编译最简单的模板函数 Max

写一个比较int类型的Max

int Max(int l, int r)

{

    return l > r? l : r;

}

像很多书中介绍的一样，有了template我们可以写出这样的程序：

template <typename T>

T Max(T a, T b)

{

    return a > b ? a : b;

}

很好~ 这段程序不准备介绍，本篇的重点是如何编译template程序。

直接编译不就得了？ 实际上这里面是有学问的。

下面将介绍编译C++ template的两种模式

无论函数或者类，传统C++是分为头文件(h, hpp…)和定义文件(cpp…)来定义一个函数。

在头文件中写上声明，在实现文件中写明定义。类似如下形式：

// Max.h

template <typename Type>

Type Max(Type a, Type b);

 

//Max.cpp

 

#include “Max.h”

template <typename Type>

Type Max(Type a, Type b)

{

       return a > b ? a : b;

}

…

//

Max(1, 2);

编译上面的程序的时候compile会通过，link会失败。这说明编译器不能像对待普通函数或者类一样对待template。

Template 编译模式一：

Inclusion Model

// Max.h

template <typename Type>

Type Max(Type a, Type b);

 

template <typename Type>

Type Max(Type a, Type b)

{

       return a > b ? a : b;

}

 

或者

//Max.cpp

template <typename Type>

Type Max(Type a, Type b)

{

       return a > b ? a : b;

}

///////////////////////////////

// Max.h

template <typename Type>

Type Max(Type a, Type b);

#include “Max.cpp”

////

当然你也可以直接写出函数定义。

// Max.h

template <typename Type>

Type Max(Type a, Type b)

{

       return a > b ? a : b;

}

 

实际上Inclusion Model就是将定义和实现全都放到头文件中，这对于template class的定义也是一样的，让我们前瞻一下template class

 

template <typename T>

class TryDef

{

public:

     T getDefaultObject();

};

 

template<typename T>

T TryDef<T>::getDefaultObject()

{

     return T();

}

 

恩~ 这个就是Inclusion Model，大多数情况我们就用这种模式。

 

Template 编译模式二:

Explicit Instantiation

 

这种模式隐含着C++一个语法。

 

template int Max(int a, int b);

看上面这行语句，这是定义了一个模版的实例，编译期间会根据这条语句直接生成一个int的Max函数，而不是通过使用者调用int版的Max函数在生成实例。

 

假如我们想要完成这样一个需求： 对于一个模版函数或类，我们只想生成我们指定的类型的版本，对于其他类型的版本一概不给出实现,如果用户调用就会出现连接错误。

 

这时候Explicit Instantiation 模式就派上用场了，我们这样组织源程序：

// Max.h

template <typename Type>

Type Max(Type a, Type b);

 

//Max.cpp

 

#include “Max.h”

template <typename Type>

Type Max(Type a, Type b)

{

       return a > b ? a : b;

}

 

//MaxInst.cpp

 

#include “Max.cpp”

 

template float Max(float, float);

 

假如我们这样调用函数，

#include “Max.h”

…

Max(1, 2)；

编译器会给出连接错误。

想让它编译通过的话需要加上int版本的Max函数，在MaxInst.cpp中加入：

template int Max(int,int);

 

还有一种编译模式常用的编译器都没有实现，叫做Separation Model，它利用export关键字，没法尝试所以偶就保持沉默了。

 

 

Summary：

 

以上示例程序在Visual Studio 2005 和 g++ 3.4.2下通过验证。