读书笔记_Effective_C++_条款四十四：将与参数无关的代码抽离template

时间：2022-04-11 13:11:35

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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