"Modern C++"为什么采用泛型编程

 

正如Biarne Stroustrup指出的那样,“C + +是一种多范型的语言。”它支持不同风格的程序和范例，面向对象的编程只是其中之一，还有结构化编程和泛型编程。在过去几年c++方面专家Andrei Alexandrescu ，Scott Meyers和Herb Sutter推荐用户使用泛型编程，他们将它成为现代c++设计。

关于现代C++设计，Andrei Alexandrescu这样说：

现代c++设计定义并系统地使用通用组件——高度灵活的设计品是少量的orthogonal body of code和丰富的行为的融合和匹配。

他的观点提出如下三点

• 现代C++设计定义并系统地使用通用组件。
• 高灵活度
• 使用少量orthogonal body of code得到丰富的行为。

泛型的灵活性

为了更加清楚的了解泛型的灵活性，下面比较一下在OOP和泛型中税收计算类的实现。

OOP 实现：

CTaxCalculator类能告诉我们什么？

我是CTaxCalculator类，我知道如何计算税收，但我只与ICalculator类型的类协作。我拒绝与任何其他任何非 ICalculator类合作，即使它可以帮我计算税。

泛型实现：

 

CGenericTacCalculator类知道如何计算税收，并且能够和任何类型合作进行税收计算。

这使得泛型编程更自然的和灵活，第一种方法就想是在现实世界中，一个公司只接受一个从特定学校毕业的开发人员，拒绝其他人即使他们有相应的技术。

但代码变得灵活的代价是变得难以理解。事实上在OOP中我可以直接去看ICalculator类的定义，就可以知道我们我们能从这个类型中获得什么。而在泛型编程中我们很难确切知道能从参数模板中得到什么，哪些参数是必须包含的?是否必须来自一个特定的类型?

的确C++特性和SFINAE机制能帮助我们定义从模板参数中得到什么，但这项先进的特性是很少C++开发者掌握的。

c++设计师们意识到这个问题，并在新的C++标准中，添加了许多模板编程的改进。大家能看到非常有趣“Concept-lite”特性，它用来定义参数模板的限制。

泛型编程产生的代码更加简洁

拷贝代码使得维护变得困难,而且可能产生各种错误。使用泛型编程可以避免有害的重复。

第二个小例子：计算两个数字之和。

下面是不使用模板完成的代码：

使用模板函数，代码变得更加简洁：

这只是展示使用模板获得简洁代码的一个小例子，STL和boost包含更高级的算法，使得泛型编程个更加强大能够取代boilerplate code。

但是为什么泛型编程没有得到广泛的使用？

泛型编程听起来更加自然和灵活，它可以提供比OOP更多的用法，然而许多开发人员发现它非常复杂，很难学习和使用。

• 代码变得不清晰，更难维护。
• 编译错误更难懂。 

如果你看一下知名的C++开源设计，就会知道，泛型编程大部分只用在C++库里，像stl，boost，loki和folly，但是很少有使用反省编程的应用，虽然他们大部分都用了模板库。

 

总结

现代C++设计更倾向于强大的泛型编程方法，但是在使用之前你可能需要花费很大代价去学习。感谢Andrei Alexandrescu, Scott Meyers，Herb Sutter等人的努力让泛型编程更好理解，并简化了其应用。但是现代C++设计还没有被C++社区广泛使用。