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现代C++为什么采用泛型编程?

2014-12-12 16:17| 发布者: joejoe0332| 查看: 11072| 评论: 0

摘要: 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 Meye ...

  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。


他提出了如下三个观点:

  • 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 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 和 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。


(英文codergears,译者yangjianqiao0

转自:http://code.csdn.net/news/2823075


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