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C++中泛型使用導(dǎo)致的膨脹問題

前幾天，博主看了一篇文章抨擊C++的泛型會(huì)導(dǎo)致生成的可執(zhí)行文件代碼臃腫。

成都創(chuàng)新互聯(lián)公司主要從事網(wǎng)站設(shè)計(jì)制作、網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)頁設(shè)計(jì)、企業(yè)做網(wǎng)站、公司建網(wǎng)站等業(yè)務(wù)。立足成都服務(wù)長島,10年網(wǎng)站建設(shè)經(jīng)驗(yàn),價(jià)格優(yōu)惠、服務(wù)專業(yè),歡迎來電咨詢建站服務(wù):18980820575

博主從事C++軟件開發(fā)多年，由于之前的開發(fā)環(huán)境都是資源充足的服務(wù)器，不用考慮磁盤空間的問題。最近打算在智能家居主機(jī)的嵌入式平臺(tái)上使用C++進(jìn)行開發(fā)。FLASH存儲(chǔ)空間有限，這是必須要考慮的因素，一定要重視。

如下定義兩個(gè)list，元素類型不同：

 
 
      
  
  1. list l1; 
    2.   
  
  2. list l2; 
    3.

如果是用C語來做應(yīng)該怎么辦？它會(huì)對(duì)應(yīng)list寫一套代碼，再對(duì)list寫一套。每套都有相同的成員函數(shù)，只是變量類型各自不同罷了。

下面是list的C語言實(shí)現(xiàn)方式：

 
 
      
  
  1. //! code-1 
    2.   
  
  2. struct list_int_item { 
    3.   
  
  3.     int value; 
    4.   
  
  4.     struct list_int_item *next; 
    5.   
  
  5. }; 
    6.   
  
  6.  
    7.   
  
  7. struct list_int { 
    8.   
  
  8.     struct list_int_item *head; 
    9.   
  
  9.     size_t size; 
    10.   
  
  10. }; 
    11.   
  
  11.  
    12.   
  
  12. void list_int_insert(struct list_int *p, int value); 
    13.   
  
  13. int  list_int_sort(struct list_int *p); 
    14.   
  
  14. bool list_int_empty(struct list_int *p); 
    15.   
  
  15. ... 
    16.

下面是list的C語言實(shí)現(xiàn)方式：

 
 
      
  
  1. //! code-2 
    2.   
  
  2. struct list_string_item { 
    3.   
  
  3.     string value; 
    4.   
  
  4.     struct list_string_item *next; 
    5.   
  
  5. }; 
    6.   
  
  6.  
    7.   
  
  7. struct list_string { 
    8.   
  
  8.     struct list_string_item *head; 
    9.   
  
  9.     size_t size; 
    10.   
  
  10. }; 
    11.   
  
  11.  
    12.   
  
  12. void list_string_insert(struct list_int *p, string value); 
    13.   
  
  13. int  list_string_sort(struct list_int *p); 
    14.   
  
  14. bool list_string_empty(struct list_int *p); 
    15.   
  
  15. ... 
    16.

兩者之間就是類型的差別。所以很多時(shí)間，在C語言中我們就用宏來替代它的類型，如下：

 
 
      
  
  1. //! code-3 
    2.   
  
  2. #define LIST_DECLARE(TYPE) \ 
    3.   
  
  3.     struct list_##TYPE##_item { \ 
    4.   
  
  4.         TYPE## value; \ 
    5.   
  
  5.         struct list_##TYPE##_item *next; \ 
    6.   
  
  6.     }; \ 
    7.   
  
  7.     \ 
    8.   
  
  8.     struct list_##TYPE { \ 
    9.   
  
  9.         struct list_##TYPE##_item *head; \ 
    10.   
  
  10.         size_t size; \ 
    11.   
  
  11.     }; \ 
    12.   
  
  12.     \ 
    13.   
  
  13.     void list_##TYPE##_insert(struct list_##TYPE *p, ##TYPE## value); \ 
    14.   
  
  14.     int  list_##TYPE##_sort(struct list_##TYPE *p); \ 
    15.   
  
  15.     bool list_##TYPE##_empty(struct list_##TYPE *p); \ 
    16.   
  
  16.     ... 
    17.

然后在頭文件中是這樣定義list的：

 
 
      
  
  1. //! code-4 
    2.   
  
  2.  
    3.   
  
  3. LIST_DECLARE(double) 
    4.

所以，泛型產(chǎn)生冗余代碼是無法避免的，至少用C來做這樣的泛型也是無法避免的。

既然無法避免的，那就看看怎么盡可能以避免上述的問題。在《Effective C++》中有一章節(jié)專門提到：不要在模板中使用不必要的參數(shù)。因?yàn)槊恳粋€(gè)不同的參數(shù)編譯器都會(huì)為之生成一套相應(yīng)的代碼。

如果代碼中只有一種數(shù)據(jù)類型，就算用該類型定義了多個(gè)變量，編譯器是不是只會(huì)生成一套相關(guān)的代碼？（應(yīng)該是這樣的）。

寫個(gè)例子對(duì)比一下：（省略不必要的代碼）

test1.cpp，里面只有map，但定義了m1, m2, m3。

 
 
      
  
  1. //! code-5 
    2.   
  
  2.     map m1; 
    3.   
  
  3.     map m2; 
    4.   
  
  4.     map m3; 
    5.   
  
  5.  
    6.   
  
  6.     m1.insert(std::make_pair(1, "hello")); 
    7.   
  
  7.     m2.insert(std::make_pair(1, "hi")); 
    8.   
  
  8.     m3.insert(std::make_pair(1, "lichunjun")); 
    9.

test2.cpp，與test1.cpp相比，里面有三個(gè)類型：

 
 
      
  
  1. //! code-6 
    2.   
  
  2.     map m1; 
    3.   
  
  3.     map m2; 
    4.   
  
  4.     map m3; 
    5.   
  
  5.  
    6.   
  
  6.     m1.insert(std::make_pair(1, "hello")); 
    7.   
  
  7.     m2.insert(std::make_pair(1, 1.2)); 
    8.   
  
  8.     m3.insert(std::make_pair(1, 44)); 
    9.

結(jié)果，編譯出來的可執(zhí)行文件大小比較：

 
 
      
  
  1. [hevake_lcj@Hevake tmp]$ ll test1 test2 
    2.   
  
  2. -rwxrwxr-x. 1 18784 Mar 19 22:01 test1 
    3.   
  
  3. -rwxrwxr-x. 1 35184 Mar 19 22:03 test2 
    4.

test2比test1大一倍，原因不用多說。

還有一個(gè)問題：指針是不是被認(rèn)為是一個(gè)類型？

上面的list與list不能共用同一套代碼，根據(jù)的原因是因?yàn)閕nt與string這兩種類型在空間大小與賦值的方式上都是不同的。所以，必須生成兩套代碼來實(shí)現(xiàn)。

而指針，不管是什么指針，它們都是一樣的。我們可以用void*代表所有的指針類型。

于是我們將上面的代碼改改，再測試一下：

 
 
      
  
  1. //! code-7 
    2.   
  
  2.     map m1; 
    3.   
  
  3.     map m2; 
    4.   
  
  4.     map m3; 
    5.   
  
  5.  
    6.   
  
  6.     m1.insert(std::make_pair(1, new string("hello"))); 
    7.   
  
  7.     m2.insert(std::make_pair(1, new string("hi"))); 
    8.   
  
  8.     m3.insert(std::make_pair(1, new string("lichunjun"))); 
    9.

與

 
 
      
  
  1. //! code-8 
    2.   
  
  2.     map m1; 
    3.   
  
  3.     map m2; 
    4.   
  
  4.     map m3; 
    5.   
  
  5.  
    6.   
  
  6.     m1.insert(std::make_pair(1, new string("hello"))); 
    7.   
  
  7.     m2.insert(std::make_pair(1, new double(1.2))); 
    8.   
  
  8.     m3.insert(std::make_pair(1, new int(44))); 
    9.

結(jié)果是這樣的：

 
 
      
  
  1. -rwxrwxr-x. 1 18736 Mar 19 23:05 test1 
    2.   
  
  2. -rwxrwxr-x. 1 35136 Mar 19 23:05 test2 
    3.

預(yù)期的結(jié)果test1與test2相差不多，但從結(jié)果上看并沒有什么優(yōu)化，結(jié)果有點(diǎn)令人失望～

思考：C++有沒有什么參數(shù)可以優(yōu)化這個(gè)？

如果沒有，為了節(jié)省空間，我們只能將所有的指針統(tǒng)一定義成void*類型了，在使用時(shí)再強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。

 
 
      
  
  1. //! code-9 
    2.   
  
  2.     map m1; 
    3.   
  
  3.     map m2; 
    4.   
  
  4.     map m3; 
    5.   
  
  5.  
    6.   
  
  6.     m1.insert(std::make_pair(1, new string("hello"))); 
    7.   
  
  7.     m2.insert(std::make_pair(1, new double(1.2))); 
    8.   
  
  8.     m3.insert(std::make_pair(1, new int(44))); 
    9.   
  
  9.  
    10.   
  
  10.     cout << *static_cast(m1[1]) << endl; 
    11.   
  
  11.     cout << *static_cast(m2[1]) << endl; 
    12.   
  
  12.     cout << *static_cast(m3[1]) << endl; 
    13.

如上代碼是將code-8的基礎(chǔ)上，將所有的指定都定義成了void*，在使用的時(shí)候用static_cast進(jìn)行強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的指針類型。

如此得到的代碼大小與code-7的比較，只多了16個(gè)字節(jié)。

但這種做法是很不可取的，必須用void*指針之后，編譯器不再對(duì)類型進(jìn)行檢查，很容易把類型搞混淆。

***還是編譯器支持指針泛型的優(yōu)化吧！


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