读书笔记_Effective_C++_条款四十四:将与参数无关的代码抽离template
标题上说“将与参数无关的代码抽离template”,这里的参数既可以指类型,也可以是非类型,我们先来看看非类型的情况。
假定我们要为矩阵写一个类,这个矩阵的行列元素个数相等,是一个方阵,因而我们可以对之求逆运算。因为方阵的元素可以有多种类型,同时方阵的维数(方阵大小)也可以不同,像下面这样,我们使用了模板:
template <class T, size_t n>
class SquareMatrix
{
public:
void Invert();
}; int main()
{
SquareMatrix<int, > a;
SquareMatrix<int, > b;
}
模板既可以指定类型,也可以指定其他参量,比如这里的size_t,用来表示方阵的维数。程序看起来是没有问题的,编译也是通过的,但从代码优化上看,还是有空间可以做的。a和b虽然都是元素为int型的方阵,但因为方阵维数不同,因而生成了两个Invert函数,这两个Invert函数的代码只是在循环个数上不同(取觉于方阵维数n),但算法思想完全是一样的。
为了防止编译器生成冗余的代码,我们可以将Invert抽离这里,变成一个以n为参数的函数,像下面这样:
class SquareMatrixBase
{
public:
SquareMatrixBase(T* p) : DataPointer(p){}
void Invert(size_t n){}
private:
T* DataPointer;
}; template <class T, size_t n>
class SquareMatrix: private SquareMatrixBase<T>
{
public:
SquareMatrix() : SquareMatrixBase(Data)
{}
void Invert()
{
SquareMatrixBase::Invert(n);
}
private:
T Data[n * n];
};
这里我们定义了一个BaseSquareMatrix类,这个类可以视为一个工具类,因为SquareMatrix是private继承于它的,我们把算法一致、只与维数n相关的算法函数都放在BaseSquareMatrix中,且将n作为它的Invert()函数的形参,为了使BaseSquareMatrix可以访问数据,从而求逆运算,我们声明了它的成员指针,这个指针将会在构造时指向子类的数据存储空间。
子类SquareMatrix没有大变化,只是在Invert的时候,用了一句代码就搞定了——调用父类的Invert函数,并把维数n传过去。
这样在main函数中,针对类型都是int,但矩阵维数不同的情况,Invert中生成的冗余代码非常少(只有一句话),父类也因为模板参数与维数无法,所以也只生成一份。从这个角度来看,将与参数无关的代码抽离template起到了减少代码冗余度的优化作用。
目前只是说将与类型无关的代码进行抽离(造一个父类,把算法相同的部分提取出来,放到父类),对于不同类型,其实也可以通过void*来实。比如STL,要想令我们使用list<int*>,list<const int*>生成的代码冗余度保持很低,这就需要在相应的函数里面,将之链到父类的一个公共实现版本里面,这个版本的形参是void*。
最后总结一下:
1. Template生成多个classes与多个函数,所以任何template代码都不该与某个造成膨胀的template参数产生相依关系。
2. 因非类型模板参数而造成的代码膨胀,往往可以消除,做法是以函数参数或者class成员变量替换template参数。
3. 因类型而造成的代码膨胀,也可以降低,做法是让带有完全相同二进制表述的具现类型共享实现码。
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