1、何谓泛型编程
泛型编程(Generic Programming)关注于产生通用的软件组件,让这些组件在不同的应用场合都能很容易地重用。在C++中,类模板和函数模板是进行泛型编程极为有效的机制。有了这两大利器,我们在实现泛型化的同时,并不需要付出效率的代价。
作为泛型编程的一个简单例子,让我们看一下在C库中如何让memcpy()函数泛型化。一种实现方法可能是这样的:
void* memcpy(void* region1, const void* region2, size_t n)
{
const char* first = (const char*)region2;
const char* last = ((const char*)region2) + n;
char* result = (char*)region1;
while (first != last)
*result++ = *first++;
return result;
}
这个memcpy()函数已经在一定程度上进行了泛型化,采取的措施是使用void*,这样该函数就可以拷贝不同类型的数组。但如果我们想拷贝的数据不是放在数组里,而是由链表来存放呢?我们能不能扩展这个概念,让它可以拷贝任意的序列?看看memcpy()的函数体,这个函数对传入的序列有一个_最小需求_:它需要用某种形式的指针来遍历这个序列;访问指针正指向的元素;把元素写到目的地;比较指针以判断何时停止拷贝。C++标准库把这样的需求进行分组,称之为概念(concepts)。在这个例子中就有输入迭代器(对应于region1)和输出迭代器(对应于region2)这两个概念。
如果我们把memcpy()用函数模板重写,使用输入迭代器和输出迭代器作为模板参数来描述对序列的需求,我们就可以写出一个具有较高重用性的copy()函数:
template <typename InputIterator, typename OutputIterator>
OutputIterator
copy(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result)
{
while (first != last)
*result++ = *first++;
return result;
}
使用这个泛型的copy()函数,我们可以拷贝各种各样的序列,只要它满足了我们指定的需求。对外提供了迭代器的链表,比如std::list,也可以通过我们的copy()函数来拷贝:
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