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C++中泛型使用导致的膨胀问题如何解决？

2024-08-30 13:57:07   213人阅读

本文和大家分享的主要是c++开发中，泛型使用导致的膨胀问题的解决，希望对大家有所帮助。
如下定义两个list，元素类型不同：
list<int> l1;listl2;
如果是用C语来做应该怎么办？它会对应list写一套代码，再对list写一套。每套都有相同的成员函数，只是变量类型各自不同罢了。
下面是list的C语言实现方式：
//! code-1struct list_int_item {
int value;
struct list_int_item *next;
};
struct list_int {
struct list_int_item *head;
size_tsize;
};
void list_int_insert(struct list_int *p, int value);int list_int_sort(struct list_int *p);bool list_int_empty(struct list_int *p);
...
下面是list的C语言实现方式：
//! code-2struct list_string_item {
string value;
struct list_string_item *next;
};
struct list_string {
struct list_string_item *head;
size_tsize;
};
void list_string_insert(struct list_int *p, string value);int list_string_sort(struct list_int *p);bool list_string_empty(struct list_int *p);
...
两者之间就是类型的差别。所以很多时间，在C语言中我们就用宏来替代它的类型，如下：
//! code-3#define LIST_DECLARE(TYPE)
struct list_##TYPE##_item {
TYPE## value;
struct list_##TYPE##_item *next;
};
struct list_##TYPE {
struct list_##TYPE##_item *head;
size_tsize;
};
void list_##TYPE##_insert(struct list_##TYPE *p, ##TYPE## value);
int list_##TYPE##_sort(struct list_##TYPE *p);
bool list_##TYPE##_empty(struct list_##TYPE *p);
...
然后在头文件中是这样定义list的：
//! code-4
LIST_DECLARE(double)
所以，泛型产生冗余代码是无法避免的，至少用C来做这样的泛型也是无法避免的。
既然无法避免的，那就看看怎么尽可能以避免上述的问题。在《Effective C++》中有一章节专门提到：不要在模板中使用不必要的参数。因为每一个不同的参数编译器都会为之生成一套相应的代码。
如果代码中只有一种数据类型，就算用该类型定义了多个变量，编译器是不是只会生成一套相关的代码？（应该是这样的）。
写个例子对比一下：（省略不必要的代码）
test1.cpp，里面只有map<INT, string="">，但定义了m1, m2, m3。
//! code-5
map<int, string> m1;
map<int, string> m2;
map<int, string> m3;
m1.insert(std::make_pair(1, "hello"));
m2.insert(std::make_pair(1, "hi"));
m3.insert(std::make_pair(1, "lichunjun"));
test2.cpp，与test1.cpp相比，里面有三个类型：
//! code-6
map<int, string> m1;
map<int, double> m2;
map<int, int> m3;
m1.insert(std::make_pair(1, "hello"));
m2.insert(std::make_pair(1, 1.2));
m3.insert(std::make_pair(1, 44));
结果，编译出来的可执行文件大小比较：
[hevake_lcj@Hevaketmp]$ lltest1test2
-rwxrwxr-x. 1 18784 Mar 19 22:01 test1
-rwxrwxr-x. 1 35184 Mar 19 22:03 test2
test2比test1大一倍，原因不用多说。
还有一个问题：指针是不是被认为是一个类型？
上面的list与list不能共用同一套代码，根据的原因是因为int与string这两种类型在空间大小与赋值的方式上都是不同的。所以，必须生成两套代码来实现。
而指针，不管是什么指针，它们都是一样的。我们可以用void*代表所有的指针类型。
于是我们将上面的代码改改，再测试一下：
//! code-7
map<int, string*> m1;
map<int, string*> m2;
map<int, string*> m3;
m1.insert(std::make_pair(1, new string("hello")));
m2.insert(std::make_pair(1, new string("hi")));
m3.insert(std::make_pair(1, new string("lichunjun")));
与
//! code-8
map<int, string*> m1;
map<int, double*> m2;
map<int, int*> m3;
m1.insert(std::make_pair(1, new string("hello")));
m2.insert(std::make_pair(1, new double(1.2)));
m3.insert(std::make_pair(1, new int(44)));
结果是这样的：
-rwxrwxr-x. 1 18736 Mar 19 23:05 test1-rwxrwxr-x. 1 35136 Mar 19 23:05 test2
预期的结果test1与test2相差不多，但从结果上看并没有什么优化，结果有点令人失望～
思考：C++有没有什么参数可以优化这个？
如果没有，为了节省空间，我们只能将所有的指针统一定义成void*类型了，在使用时再强制转换。
//! code-9
map<int, void*> m1;
map<int, void*> m2;
map<int, void*> m3;
m1.insert(std::make_pair(1, new string("hello")));
m2.insert(std::make_pair(1, new double(1.2)));
m3.insert(std::make_pair(1, new int(44)));
cout << *static_cast<STRING*>(m1[1]) << endl;
cout << *static_cast<double*>(m2[1]) << endl;
cout << *static_cast<int*>(m3[1]) << endl;
如上代码是将code-8的基础上，将所有的指定都定义成了void*，在使用的时候用static_cast进行强制转换成对应的指针类型。
如此得到的代码大小与code-7的比较，只多了16个字节。
但这种做法是很不可取的，必须用void*指针之后，编译器不再对类型进行检查，很容易把类型搞混淆。
来源：伯乐在线

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