C++中泛型使用导致的膨胀问题

   <p>博主从事C++软件开发多年，由于之前的开发环境都是资源充足的服务器，不用考虑磁盘空间的问题。最近打算在智能家居主机的嵌入式平台上使用C++进行开发。FLASH存储空间有限，这是必须要考虑的因素，一定要重视。</p>    <p>如下定义两个list，元素类型不同：</p>    <pre>  <code class="language-cpp">list<int> l1;  list<string> l2;  </code></pre>    <p>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。</p>    <p>下面是list<int>的C语言实现方式：</p>    <pre>  <code class="language-cpp">//! code-1  struct 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);  ...  </code></pre>    <p>下面是list<string>的C语言实现方式：</p>    <pre>  <code class="language-cpp">//! code-2  struct 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);  ...  </code></pre>    <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：</p>    <pre>  <code class="language-cpp">//! 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);      ...  </code></pre>    <p>然后在头文件中是这样定义list<double>的：</p>    <pre>  <code class="language-cpp">//! code-4     LIST_DECLARE(double)  </code></pre>    <p>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。</p>    <p>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。</p>    <p>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）。</p>    <p>写个例子对比一下：（省略不必要的代码）</p>    <p>test1.cpp，里面只有map<int, string>，但定义了m1, m2, m3。</p>    <pre>  <code class="language-cpp">//! 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"));  </code></pre>    <p>test2.cpp，与test1.cpp相比，里面有三个类型：</p>    <pre>  <code class="language-cpp">//! 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));  </code></pre>    <p>结果，编译出来的可执行文件大小比较：</p>    <pre>  <code class="language-cpp">[hevake_lcj@Hevaketmp]$ lltest1test2  -rwxrwxr-x. 1 18784 Mar 19 22:01 test1  -rwxrwxr-x. 1 35184 Mar 19 22:03 test2  </code></pre>    <p>test2比test1大一倍，原因不用多说。</p>    <p>还有一个问题：指针是不是被认为是一个类型？</p>    <p>上面的list<int>与list<string>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。</p>    <p>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。</p>    <p>于是我们将上面的代码改改，再测试一下：</p>    <pre>  <code class="language-cpp">//! 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")));  </code></pre>    <p>与</p>    <pre>  <code class="language-cpp">//! 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)));  </code></pre>    <p>结果是这样的：</p>    <pre>  <code class="language-cpp">-rwxrwxr-x. 1 18736 Mar 19 23:05 test1  -rwxrwxr-x. 1 35136 Mar 19 23:05 test2  </code></pre>    <p>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～</p>    <p>思考：C++有没有什么参数可以优化这个？</p>    <p>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。</p>    <pre>  <code class="language-cpp">//! 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;  </code></pre>    <p>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。</p>    <p>如此得到的代码大小与code-7的比较，只多了16个字节。</p>    <p>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。</p>    <p>最好还是编译器支持指针泛型的优化吧！</p>    <p> </p>    <p>来自：http://blog.jobbole.com/109473/</p>    <p> </p>