泛型编程

这可能是一个比较抽象的问题,因为泛型编程是比较高级的C++语法应用,在C++ Primer这本书已经是第16章才开始讲解,而我相信很多人看这章节的时候会不知所云的放弃这章。然而深入掌握泛型编程,掌握泛型算法,会让你看开源代码,读懂一些大型工程以及设计模式如虎添翼。

首先从两个基础面试题目讲起

什么是泛型编程

泛型编程是以独立于任何特定类型的方式编写代码,使用泛型程序时,需要提供具体程序实例所操作的类型或值。这个是不是有点晕乎乎的。举个例子,比如说vector这个用法,你是不是可以往里压入各种数据类型的,float,int,struct都能存储,区别只在于所包含的元素类型。

C++如何实现泛型编程

在C++中模板是泛型编程的基础。在C++中模板技术的实现包括函数模板和类模板。通过实现函数模板和类模板,可以为不同的类型提供通用的代码。

模板定义以关键字template开始,后接模板形参表,模板形参表是用尖括号括住的一个或多个模板形参的列表,形参之间以逗号分隔。比如:

template int CompareData(constT &v1,constT & v2){if(v1 < v2)return-1;if(v2 < v1)return1;return0;}

至于函数模板和类模板怎么去定义和实例化,这里就不列举。

其次,讲讲最负盛名的STL,泛型编程用得淋漓尽致

你所用到的vector,map,list这些都不陌生,平时你没发现,如果不采用泛型编程,你自己一个个去实现他,可能你会重载,但是会耗费你百倍千倍的时间,并且不得而终。

而 STL(Standard Template Library,标准模板库) 是泛型编程思想的实现。高效、泛型、可交互操作,巨大,可扩充,它包含很多计算机基本算法和数据结构,而且将算法与数据结构完全分离,其中算法是泛型的,不与任何特定数据结构或对象类型系在一起。几乎你用到的数据类型,以及需要的比如哈希表,链表排序,各种索引等都能在STL上找到。

迭代器是STL的核心,它是泛型指针,能指向其他对象的对象,遍历由对象形成的区间。

最后,讲讲泛型编程的好处

普通人用泛型编程,只是针对少写几个重载函数,能够简化代码量,给工作带来方便。大神用泛型编程,则是专注于算法和数据结构进行设计,让算法与数据结构在不损失效率的前提下,运用到最为通用的环境中。也就是在架构中,让泛型编程服务每个模块。

泛型编程可能更加轻重的是一种思想上的语法,一种形而上学的理念。它具备以下优点

通用性强

泛型算法的一致性,用到的类型集是无限的或者非绑定的

类型检查严

静态类型信息被完整的保存在了编译期,编译期能发觉更多的潜在错误

效率高

编译器能确定静态类型信息,效率与针对某特定数据类型而设计的算法想通

缺点

二进制复用性差

泛型算法是建立在语法一致性上,语法是代码层面的,语法上的约定无法体现在二进制层面。泛型算法实现的库,其源代码基本上是必须公开的。而传统的C库全是以二进制形式发布的。

平时大家可能觉得面向对象编程是C++的核心精髓,但是却不知道泛型编程同样也是C++编程的核心,大都数设计模式,开源第三方库,以及一些软件工程思想,也都是基于泛型编程理念敲砖下来。而不仅仅是C++语言,C#,Kotlin,Java等,都有这个泛型编程,可以说用好泛型编程,大型工程项目没烦恼。

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