C++_模板類與類型萃取技術(shù)

    在聲明變量，函數(shù)，和大多數(shù)其他類型實(shí)體的時(shí)候，C++要求我們使用指定的類型。然而，有許多代碼，除了類型不同之外，其余部分看起來(lái)都是相同的，比如，下面這個(gè)例子：

bool IsEqual (int left, int right)
{
    return left == right;
}

bool IsEqual (const string& left , const string& right)
{
    return left == right;
}

void test()
{
    string s1 ("s1"), s2("s2");
    cout<<IsEqual (s1, s2)<<endl;
    cout<<IsEqual (1,1)<<endl;
}

    上面這個(gè)例子，是為了比較兩個(gè)變量是否相等的重載函數(shù)。這兩個(gè)函數(shù)功能相同，只是處理的參數(shù)類型不同，那如果你需要處理float,double,等一系列類型時(shí)，你就要一一寫出這些類型的重載函數(shù)，這樣代碼會(huì)顯得十分繁瑣，這時(shí)，就需要使用模板函數(shù)來(lái)處理了，模板函數(shù)只需要寫一個(gè)就可以處理上面這種問(wèn)題。

template<typename T>
bool IsEqual (const T& left , const T& right )
{
    return left == right;
}

void test1 ()
{
    string s1 ("s1"), s2("s2" );
    cout<<IsEqual (s1, s2)<<endl ;
    cout<<IsEqual (1,1)<<endl;
}

    在編譯模板函數(shù)時(shí)，編譯器會(huì)根據(jù)傳入的參數(shù)，自動(dòng)推演出模板形參類型，并自動(dòng)生成相應(yīng)的代碼，這樣就相對(duì)于上面使用函數(shù)重載方式，代碼量就大大減少，因?yàn)榫幾g器會(huì)幫助你推演出相應(yīng)代碼。

當(dāng)上面處理left,right類型不同時(shí)，使用模板函數(shù)時(shí)就需要作如下處理：

template <typename T>
bool IsEqual (const T& left , const T& right )
{
    return left == right;
}

void test2()
{
    cout<<IsEqual (1,1)<<endl;
    //cout<<IsEqual(1,1.2)<<endl; // 模板參數(shù)不匹配
    cout<<IsEqual<int>(1,1.2)<< endl; // 顯示實(shí)例化
    cout<<IsEqual<double>(1,1.2)<< endl; // 顯示實(shí)例化
}

    那么我們就知道使用模板函數(shù)就要注意模板參數(shù)的匹配問(wèn)題，你也可以使用顯示實(shí)例化方式，強(qiáng)制處理這種情況的發(fā)生。要是你就是想要比較兩種不同類型，那就需要重載函數(shù)模板，使它可以接受兩種類型，下面就是重載之后的：

bool IsEqual (const int& left , const int& right)
{
    return left == right;
}

template <typename T>
bool IsEqual (const T& left , const T& right )
{
    return left == right;
}

template <typename T1, typename T2>
bool IsEqual (const T1& left , const T2& right)
{
    return left == right;
}
void test3()
{
    cout<<IsEqual(1,1)<<endl;
    cout<<IsEqual<int>(1,1)<< endl;
    cout<<IsEqual(1,1.2)<<endl;
}

模板類

/*模板類的格式*/

template<class name1, class name2, ...class namen>
class name
{ ... };

    以前在處理順序表時(shí)，要更改其中的data類型，往往是通過(guò)修改typedef int DataType ,來(lái)修改其存放的數(shù)據(jù)類型,那么現(xiàn)在就可以使用模板類來(lái)不需要手動(dòng)去修改其類型，下面是使用模板類實(shí)現(xiàn)順序表：

#include <string>
#include <cassert>
using namespace std;

template <class T>

class SeqList
{
public:
	SeqList()
		:_data(NULL)
		,_size(0)
		,_capacity(0)
	{
		CheakCapacity();
	}
	~SeqList()
	{
		if(_data != NULL)
		{
			delete[] _data;
		}
	}
public:
	void PushBack(const T& d)
	{
		CheakCapacity();
		_data[_size] = d;
		_size++;
	}
	void PushFront(const T& d)
	{
		CheakCapacity();
		int i = _size;
		for(i; i>0; i--)
		{
			_data[i] = _data[i-1];
		}
		_data[i] = d;
		_size++;
	}
	void PopBack()
	{
		if(_size == 0)
		{
			cout<<"List is empty!!"<<endl;
			return;
		}
		_size--;
	}
	void PopFront()
	{
		int i = 0;
		if(_size == 0)
		{
			cout<<"List is empty!!"<<endl;
			return;
		}
		for(i; i<_size; i++)
		{
			_data[i] = _data[i+1];
		}
		_size--;
	}
public:
	void CheakCapacity()
	{
		if(_size == _capacity)
		{
			T* tmp = new T[_capacity+3];
			memcpy(tmp, _data, (_capacity)*sizeof(T));
			delete[] _data;
			_data = tmp;
			_capacity = _capacity+3;
		}
	}
	void Display()
	{
		int i = 0;
		for(i; i<_size; i++)
		{
			cout<<_data[i]<<" ";
		}
		cout<<"over"<<endl;
	}
private:
	T* _data;
	int _size;
	int _capacity;
};


void test4()
{
    SeqList<int> L;
    L.PushBack(1);
    L.PushBack(2);
    L.PushBack(3);
    L.PushBack(4);
    L.PushBack(5);
    L.Display();
}

int main()
{
    test4();
    system("pause");
    return 0;
}

結(jié)果：

當(dāng)測(cè)試為下面test5()時(shí)：

void test5()
{
    SeqList<string> L;
    L.PushBack("11111111111");
    L.PushBack("21111111111");
    L.PushBack("31111111111");
    L.PushBack("41111111111");
    L.PushBack("51111111111");
    L.PushBack("61111111111");
    L.Display();
}

結(jié)果：

這為什么會(huì)崩潰呢？

        因?yàn)槭褂胢emcpy()時(shí)：當(dāng)我們拷貝的是基本類型時(shí)，只用拷貝所傳遞指針上的數(shù)據(jù)，如果是string類型呢，我們則需要在堆上開(kāi)辟空間，所傳遞的指針如 果被直接復(fù)制，則有可能（vs下的string類型的實(shí)現(xiàn)原理是若字符串不長(zhǎng)則以數(shù)組保存，若字符串過(guò)長(zhǎng)，則通過(guò)指針在堆上開(kāi)辟空間進(jìn)行保存）出現(xiàn)同一地 址，析構(gòu)兩次這樣的常見(jiàn)錯(cuò)誤。

那么要解決上面的問(wèn)題，就要使用c++中的類型萃取技術(shù)。

    類型萃取是一種常用的編程技巧，其目的是實(shí)現(xiàn)不同類型數(shù)據(jù)面對(duì)同一函數(shù)實(shí)現(xiàn)不同的操作，它與類封裝的區(qū)別是，我們并不用知道我 們所調(diào)用的對(duì)象是什么類型，類型萃取是編譯后知道類型，先實(shí)現(xiàn)，而類的封裝則是先定義類型，后實(shí)現(xiàn)方法。在這里我們可以用模板的特化實(shí)現(xiàn)其編程思想。

再來(lái)實(shí)現(xiàn)上面的順序表：

#include <iostream>
#include <string>
#include <cassert>
using namespace std;

template <class T>

class SeqList
{
public:
	SeqList()
		:_data(NULL)
		,_size(0)
		,_capacity(0)
	{
		CheakCapacity();
	}
	~SeqList()
	{
		if(_data != NULL)
		{
			delete[] _data;
		}
	}
public:
	void PushBack(const T& d)
	{
		CheakCapacity();
		_data[_size] = d;
		_size++;
	}
	void PushFront(const T& d)
	{
		CheakCapacity();
		int i = _size;
		for(i; i>0; i--)
		{
			_data[i] = _data[i-1];
		}
		_data[i] = d;
		_size++;
	}
	void PopBack()
	{
		if(_size == 0)
		{
			cout<<"List is empty!!"<<endl;
			return;
		}
		_size--;
	}
	void PopFront()
	{
		int i = 0;
		if(_size == 0)
		{
			cout<<"List is empty!!"<<endl;
			return;
		}
		for(i; i<_size; i++)
		{
			_data[i] = _data[i+1];
		}
		_size--;
	}
public:
	int Find(const T& d)
	{
		int i = 0;
		for(i; i<_size; i++)
		{
			if(_data[i] == d)
			{
				return i;
			}
		}
		return -1;
	}
	void Insert(int pos, const T& d)
	{
		CheakCapacity();
		int i = 0;
		for(i=_size; i>pos; i--)
		{
			_data[i] = _data[i-1];
		}
		_data[pos] = d;
		_size++;
	}
	void Erase(int pos)
	{
		assert(pos>0);
		assert(pos<_size);
		int i = pos;
		for(i; i<_size; i++)
		{
			_data[i] = _data[i+1];
		}
		_size--;
	}
	void Sort()
	{
		int i,j;
		for(i=0; i<_size; i++)
		{
			for(j=0; j<_size-1-i; j++)
			{
				if(_data[j]>_data[j+1])
				{
					T tmp = _data[j];
					_data[j] = _data[j+1];
					_data[j+1] = tmp;
				}
			}
		}
	}
public:
	void CheakCapacity()
	{
		if(_size == _capacity)
		{
			T* tmp = new T[_capacity+3];
			if(TypeTraits<T>::isPODType().Get())
			{
				memcpy(tmp, _data, (_capacity)*sizeof(T));
			}
			else
			{
				for(int i=0; i<_size; i++)
				{
					tmp[i] = _data[i];
				}
			}
			delete[] _data;
			_data = tmp;
			_capacity = _capacity+3;
		}
	}
	void Display()
	{
		int i = 0;
		for(i; i<_size; i++)
		{
			cout<<_data[i]<<" ";
		}
		cout<<"over"<<endl;
	}
private:
	T* _data;
	int _size;
	int _capacity;
};

struct FalseType
{
	bool Get()
	{
		return false;
	}
};
struct TrueType
{
	bool Get()
	{
		return true;
	}
};
template <class T>
struct TypeTraits
{
	typedef FalseType isPODType;//內(nèi)嵌型別
};
struct TypeTraits<char>
{
	typedef TrueType isPODType;//內(nèi)嵌型別
};
template<>
struct TypeTraits<int>
{
	typedef TrueType isPODType;//內(nèi)嵌型別
};/*還有許多基本類型沒(méi)有顯示寫出來(lái)，bool，float，double...*/

void test6()
{
    SeqList<string> L;
    L.PushBack("11111111111");
    L.PushBack("21111111111");
    L.PushBack("31111111111");
    L.PushBack("41111111111");
    L.PushBack("51111111111");
    L.PushBack("61111111111");
    L.Display();
}

int main()
{
    test6();
    system("pause");
    return 0;
}

結(jié)果：

模板總結(jié)

    優(yōu)點(diǎn)：

        1. 模板復(fù)用了代碼，節(jié)省資源，更快的迭×××發(fā)，C++的標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)(STL)因此而產(chǎn)生。

        2. 增強(qiáng)了代碼的靈活性。

    缺點(diǎn)：

        1. 模板讓代碼變得凌亂復(fù)雜，不易維護(hù)，編譯代碼時(shí)間變長(zhǎng)。

        2. 出現(xiàn)模板編譯錯(cuò)誤時(shí)，錯(cuò)誤信息非常凌亂，不易定位錯(cuò)誤。

類型萃取總結(jié)：

        類型萃取技術(shù)可以大大加快代碼的效率，也可以讓思路變得更清晰。

        要是上面在拷貝時(shí)，其實(shí)不用memcpy()也可以，只要將對(duì)象一個(gè)一個(gè)的拷貝，也是可行的，但程序的效率就會(huì)大大降低。

        在調(diào)試的時(shí)候會(huì)讓本人思路更加清晰。