Visual C++泛型编程实践.docx

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1、Visual C+泛型编程实践泛型程序设计(Generic Programming) 是建立在C+的Template机制基础上的一种完全不同于面向对象的程序设计思维模式，STL是泛型概念的一套实作产品。Loki是一个与Boost齐名的开放源码的C+程序库，它通过一些精巧的装置为常规C+开发提供了一些很有用的工具。STL非常好用，弹性非常大，效率也很理想。目前几种主流的C+编译器均有相关的STL实现，而个人认为目前非常流行的Visualc+ 6.0平台中开发文档应用程序时，其文档序列化的功能非常好用，但由于其序列化能力建立在MFC之上，并不被STL支持，所以，如何既拥有STL的效率及通用性，又保

2、留MFC的序列化能力，便成了VisualC+ 6.0平台上运用STL技术开发文档应用程序时不得不面对的一个问题，在这里我就以非常流行的Visual C+ 6.0+SP5平台结合一个假定的例子来介绍一下如何在Visual C+6.0中结合使用STL、Loki及模板技术来开发一个文档应用的开发历程，希望能对大家有所启发。示例 先来简单介绍一下我所用到的例子：一个简单的商务进销存基本应用（不必关注细节），它应该包含：职员(Employee)、产品(Product)、仓库(Storage)、往来单位(Supply)、帐户(Account)、单据(Bill)等等，由于每种信息均应有唯一标识，所以我在这里

3、选用STL中的map来表示如下（为了说明简单起见，我们只列两种）： std:mapsize,Employee* itsEmployees; /职员表std:mapsize,Product* itsProducts; /产品表. 第一步：实现 我们将以上map放入多（单）文档应用程序的文档类中，很显然，我们必须对每一个表至少提供以下三种最基本的操作：添加新成员函数、删除指定成员函数、获取指定成员函数。 对于添加新成员，我们可以实现如下： size addAccountMember(Account* e); /添加帐户 /获取下一个可用的ID号 size id=getNextAccountID()

4、; itsAccountsid=e; returnid; size addEmployeeMember(Employee* e);/添加职员 /获取下一个可用的ID号 size id=getNextEmployeeID(); itsEmployeesid=e; return id; . 接下来的删除方法仅有一个size（唯一标识）参数，实现如下: void delAccount(size ID); /删除指定帐户 itsAccounts.erase(ID); void delEmployee(size ID); /删除指定职员 itsEmployees.erase(ID); . 获取指定成员的

5、方法如下： Account* getAccountMember(size ID) /获取指定帐户 return itsAccountsID; Employee* getEmployeeMember(size ID) /获取指定职员 return itsEmployeesID; . 另外，我们还要为每一个表提供一个获取下一个可用ID的成员函数： /获取下一个可用职员号Size getNextEmployeeID() if(itsEmployees.empty() return 1; std:mapsize,Employee*:iterator it=itsEmployees.end(); -it

6、; return it-first+1; /获取下一个可用帐户号Size getNextAccountID() if(itsAccounts.empty() return 1; std:mapsize,Account*:iterator it=itsAccounts.end(); -it; return it-first+1; .第二步：分析 以上实现的确达到了我们的设计目的，但仅从直观上来看我就觉得它应该还有改善的空间，最简单的原因：因为它的命名混乱，没有通用性，如: addAccountMember, addEmployeeMember,. delAccount, delEmployee,

7、. getAccountMember, getEmployeeMember,. getNextAccountID, getNextEmployeeID,. 对于同一种功能存在这么多不同名称的函数想起来就让我感到可怕，在我们的这个简单的例子中只对6个表实现了三种功能，我们需要为每个表实现4种不同名称的函数，结果，我们需要记住4*6=24个不同名称的函数及它们所对应的功能，如果，如果我们要对更多的表实现更多的功能.，真的不敢相象我们到底要实现多少个不同名称的函数。我想，不用等到函数接口数量爆炸，我的脑子就先爆炸了。如果能够对同一种功能的函数使用一组相同的名字如： addMember delMemb

8、er getMember getNextMemberID 那么，我们的接口名称数量就只与实现的功能多少成常数关系，而与我们要操作的表的个数无关了，整个程序就应该清晰多了。第三步：改进（重构） 重构是一个最近很流行的程序设计思想，说白了就是对已有程序进行改进，在不改变程序外在行为的前提下对程序结构及设计进行改进，以使程序代码更清晰、程序更健壮、更易于维护。 第一次改进：使用函数重载减少接口名称数量对于添加成员，我们可以直接使用C+的函数重载技术改进如下： size addMember(Account* e); /添加帐户 /获取下一个可用的ID号 size id=getNextAccountID

9、(); itsAccountsid=e; return id; size addMember(Employee* e); /添加帐户 /获取下一个可用的ID号 size id=getNextEmployeeID(); itsEmployeesid=e; return id; 这样一来，消除了对不同表进行操作时调用的函数名称的差异，但我们可以看出，这两个函数的操作逻辑是完全一样的，变化的部分与参数相关，这正是模板技术可以发挥作用的地方，但如何将不同的表添加方法与不同的ID号获取方法及对应的map联系起来呢？ 我们再来看删除函数：由于不同表的删除方法均只有一个相同类型的参数size ID,而函数重

10、载必须要有不同的参数列表,所以，要想实现一个void delMember(size ID)分别对应不同的表的删除操作好象是不可能的，getMember(size ID)方法也是一样，它对不同的表操作虽然有不同的返回值，但参数也是一样的，所以，也不能运用C+内的函数重载方法来实现函数接口命名的一致化。而获取下一个可用ID的函数方法甚至连参数都没有，怎么办呢？看来我们没有办法了。 幸运的是，Andrei Alexandrescu在他的 C+设计新思维泛型编程与设计模式之应用一书中为我们提供了一种解决办法: Type2Type它是一个可用于代表参数类型，以让你传递给重载函数的轻量级的ID，其定义如下

11、： Template typename T Struct Type2Type typedef T OriginalType; ; 它没有任何数值，但其不同型别却足以区分各个Type2Type实体，而这正是我们所要的。现在，让我们来先解决addMember成员函数中的获取下一个可用ID号的函数,我们可以定义一个重载的函数如下： size getNextMemberID(Loki: Type2TypeEmployee) /对应职员操作 if (itsEmployees.empty() return 1; std:mapsize,Employee*:iterator it=itsEmployees.

12、 end(); -it; return it-first+1; size getNextMemberID(Loki: Type2TypeAccount) /对应帐户操作略. 相应的，删除类函数定义如下: void delMember(size ID, Loki: Type2TypeAccount) void delMember(size ID, Loki: Type2TypeEmployee) 获取类函数定义如下: Account* getMember(size ID, Loki: Type2TypeAccount) Employee* getMember(size ID, Loki: Typ

13、e2TypeEmployee) 这样，我们的函数接口就比刚开始的方法更清晰，我们的大脑中要记住的函数名就要少多了。 第二次改进：使用模板技术减少接口函数数量经过第一次的改进，我们的接口结构比初始的方案要更清晰，但它似乎还存在一个问题：软件大师Martin Fowler在他的著作重构改善既有代码的设计中将之列为代码的坏味道之首代码重复。我们可以看到，添加、删除、获取的函数实现中，几乎完全是一样的实现逻辑，只不过所操作的map变量不同而已，如下（以添加为例）： size addMember(Account* e); /添加帐户 /获取下一个可用的ID号 size id= getNextMember

14、ID(Loki:Type2TypeAccount(); itsAccountsid=e; return id; size addMember(Employee* e); /添加帐户 /获取下一个可用的ID号 size id=getNextMemberID(Loki:Type2TypeEmployee(); itsEmployeesid=e; return id; 如果我们能有办法根据不同的参数获得不同的要操作的map变量，那么这两个方法完全可以实现为一个模板方法如下： templatetypename T size addMember(T* e) size empid=getNextMembe

15、rID(Loki:Type2TypeT(); /关键在于以下函数 std:mapsize,T*& its=getMap(Loki:Type2TypeT(); itsempid=e; return empid; 如果getMap()方法能实现，那么，我们的模板方法就可以成功。有了前面的铺垫，这个应该水到渠成： std:mapsize,Account*& getMap(Loki:Type2TypeAccount) return itsAccounts; std:mapsize,Employee*& getMap(Loki:Type2Type Employee); return itsEmploye

16、es; 这样我们就可以将所有的添加、删除、获取函数进行模板化实现如下： template typename T size getNextMemberID(Loki:Type2TypeT) std:mapsize,T*& its=getMap(Loki:Type2TypeT(); if (its.empty() return 1; std:mapsize,T*:iterator it=its.end(); -it; return it-first+1; template typename T size addMember(T* e) size empid=getNextMemberID(Loki

17、:Type2TypeT(); std:mapsize,T*& its=getMap(Loki:Type2TypeT(); itsempid=e; return empid; template typename T T* getMember(size memberID,Loki:Type2TypeT) std:mapsize,T*& its=getMap(Loki:Type2TypeT(); return itsmemberID; template typename T void delMember(size memberID,Loki:Type2TypeT) std:mapsize,T*& i

18、ts=getMap(Loki:Type2TypeT(); its.erase(memberID); 这样，对于本例中6个表分别实现添加、删除、获取成员三组方法，我们总共需要用：四个模板化函数、以及一组分别针对6个表的getMap重载函数。然后，我们每增加一个表，只需要为getMap方法添加一个重载的实现，与初始设计中的4*624种名称各不相同，每增加一个表支持，要添加4种不同名称的函数实现的方案比较起来，是不是更清晰、更易维护、易于扩展了呢？ 第四步：添加序列化支持 在本文开头我提到：Visual c+ 6.0平台中开发文档应用程序时，其文档序列化的功能非常好用，但由于其序列化能力建力在MFC

19、之上，并不被STL支持，如何既拥有STL的效率及通用性，又保留MFC的序列化能力呢？由于篇幅的限制，我以下就只讲怎么做，而不讲为什么了(参见MFC深入浅出)。 在这里我们假定map所包含的对象已具备序列化的能力，那么，对于一个map来说，其序列化实现应该如下（以Account 为例）： void SerializeMap(CArchive& ar,std:mapsize,Account*&map) typedef std:map size,Account*:value_type value_type; typedef std:map size,Account*:iterator iterato

20、r; if (ar.IsStoring() DWORD n=map.size(); ar.WriteCount(n); for(iterator it=map.begin();it!=map.end();+it) arit-firstit-second; else size first; Account* second; DWORD nNewCount=ar.ReadCount(); while (nNewCount-) arfirstsecond; value_type value(first,second); map.insert(value); 将其中的型别相关信息提取出来，利用模板技术

21、就得到一个map的序列化支持函数如下： template typename Key,typename T void SerializeMap(CArchive& ar,std:mapKey,T& map) typedef std:mapKey,T:value_type value_type; typedef std:mapKey,T:iterator iterator; if (ar.IsStoring() DWORD n=map.size(); ar.WriteCount(n); for(iterator it=map.begin();it!=map.end();+it) arit-firstit-second; else Key first; T second; DWORD nNewCount=ar.ReadCount(); while (nNewCount-) arfirstsecond; value_type value(first,second); map.insert(value); 这样，我们只需要在文档类的序列化函数中如下调用： SerializeMap(ar,itsEmployees); SerializeMap(ar,itsAccounts); . 即可拥有MFC内置的序列化能力了