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思勤無邪

上學時,因我年齡最小,個頭也最小,上課時,就像大猩猩堆里的猴一般。如今,這猴偶爾也把最近的一些情況寫在這里。

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    從CSDN上讀到一篇文章,深有同感,原文如下:
    傳統上認為,C++相對于目前一些新潮的語言,如Java、C#,優勢在于程序的運行性能。這種觀念并不完全。如果一個人深信這一點,那么說明他并沒有充分了解和理解C++和那個某某語言。同時,持有這種觀念的人,通常也是受到了某種誤導(罪魁禍首當然就是那些財大氣粗的公司)。對于這些公司而言,他們隱藏了C++同某某語言間的核心差別,而把現在多數程序員不太關心的差別,也就是性能,加以強化。因為隨著cpu性能的快速提升,性能問題已不為人們所關心。這叫“李代桃僵”。很多涉世不深的程序員,也就相信了他們。于是,大公司們的陰謀也就得逞了。
    這個文章系列里,我將竭盡所能,利用一些現實的案例,來戳破這種謊言,還世道一個清白。但愿我的努力不會白費。


軟件工程

    一般認為,使用Java或C#的開發成本比C++低。但是,如果你能夠充分分析C++和這些語言的差別,會發現這句話的成立是有條件的。這個條件就是:軟件規模和復雜度都比較小。如果不超過3萬行有效代碼(不包括生成器產生的代碼),這句話基本上還能成立。否則,隨著代碼量和復雜度的增加,C++的優勢將會越來越明顯。
    造成這種差別的就是C++的軟件工程性。在Java和C#大談軟件工程的時候,C++實際上已經悄悄地將軟件工程性提升到一個前所未有的高度。這一點被多數人忽視,并且被大公司竭力掩蓋。
    語言在軟件工程上的好壞,依賴于語言的抽象能力。從面向過程到面向對象,語言的抽象能力有了一個質的飛躍。但在實踐中,人們發現面向對象無法解決所有軟件工程中的問題。于是,精英們逐步引入、并拓展泛型編程,解決更高層次的軟件工程問題。(實際上,面向對象和泛型編程的起源都可以追溯到1967年,但由于泛型編程更抽象,所以應用遠遠落后于面向對象)。
    一個偶然的機會,我突發奇想,試圖將貨幣強類型化,使得貨幣類型可以采用普通的算術表達式計算,而無需關心匯率換算的問題。具體的內容我已經寫成文章,放在blog里:http://blog.csdn.net/longshanks/archive/2007/05/30/1631391.aspx。(CSDN的論壇似乎對大文章有些消化不良)。下面我只是簡單地描述一下問題,重點還在探討語言能力間的差異。
    當時我面臨的問題是:假設有四種貨幣:RMB、USD、UKP、JPD。我希望能夠這樣計算他們:
RMB rmb_(1000);
USD usd_;
UKP ukp_;
JPD jpd_(2000);

usd_=rmb_;//賦值操作,隱含了匯率轉換。usd_實際值應該是1000/7.68=130.21
rmb_=rmb_*2.5;//單價乘上數量。
ukp_=usd_*3.7;//單價乘上數量,賦值給英鎊。隱含匯率轉換。
double n=jpd_/(usd_-ukp_);//利用差價計算數量。三種貨幣參與,隱含匯率轉換。
而傳統上,我們通常用一個double或者currency類型表示所有貨幣。于是,當不同幣種參與運算時,必須進行顯式的匯率轉換:
double rmb_(100), usd_(0), ukp_(0), jpn_(2000);

usd_=rmb_*usd_rmb_rate;
ukp_=(usd_*usd_ukp_rate)*3.7;
double n=jpd_/((usd_*usd_jpd_rate)-(ukp_*ukp_jpd_rate))
很顯然,強類型化后,代碼簡潔的多。并且可以利用重載或特化,直接給出與貨幣相關的輔助信息,如貨幣符號等(這點我沒有做,但加上也不復雜)。
在C++中,我利用模板、操作符重載,以及操作符函數模板等技術,很快開發出這個貨幣體系:
template<int CurrType>
class Currency
{
public:
   Currency<CurrType>& operator=(count Currency<ct2>& v) {

   }
public:
   double _val;

};
template<int ty, int tp>
inline bool operator==(currency<ty>& c1, const currency<tp>& c2) {

}
 
template<int ty, int tp>
inline currency<ty>& operator+=(currency<ty>& c1, const currency<tp>& c2) {

}
template<int ty, int tp>
inline currency<ty> operator+(currency<ty>& c1, const currency<tp>& c2) {

}

總共不超過200行代碼。(當然,一個工業強度的貨幣體系,需要更多的輔助類、函數等等。但基本上不會超過500行代碼)。如果我需要一種貨幣,就先為其指定一個int類型的常量值,然后typedef一下即可:
const int CT_RMB=0;//也可以用enum
typedef Currency<CT_RMB>RMB;
const int CT_USD=1;
typedef Currency<CT_USD>USD;
const int CT_UKP=2;
typedef Currency<CT_USD>USD;
const int CT_JPD=3;
typedef Currency<CT_USD>USD;

每新增一種貨幣,只需定義一個值,然后typedef即可。而對于核心的Currency<>和操作符重載,無需做丁點改動。
之后,我試圖將這個貨幣體系的代碼移植到C#中去。根據試驗的結果,我也寫了一篇文章(也放在blog里:http://blog.csdn.net/longshanks/archive/2007/05/30/1631476.aspx)。我和一個同事(他是使用C#開發的,對其更熟悉),用了大半個上午,終于完成了這項工作。
令人喪氣的事,上來就碰了個釘子:C#不支持=的重載。于是只能用asign<>()泛型函數代替。之后,由于C#的泛型不支持非類型泛型參數,即上面C++代碼中的int CurrType模板參數的泛型對等物,以及C#不支持泛型操作符重載,整個貨幣系統從泛型編程模式退化成了面向對象模式。當然,在我們堅持不懈的努力下,最后終于實現了和C++中一樣的代碼效果(除了那個賦值操作):
assign(rmb_, ukp_);
assign(usd_, rmb_*3.7);

我知道,有些人會說,既然OOP可以做到,何必用GP呢?GP太復雜了。這里,我已經為這些人準備了一組統計數據:在C#代碼中,我實現了3個貨幣,結果定義了4個類(一個基類,三個貨幣類);重載30個算術操作符(和C++一樣,實現10個操作符,每個類都得把10個操作符重載一遍);6個類型轉換操作符(從兩種貨幣類到第三貨幣類的轉換操作符)。
這還不是最糟的。當我增加一個貨幣,貨幣數變成4個后,數據變成了:5個類;40個算術操作符重載;12個類型轉換操作符重載。
當貨幣數增加到10個后:11個類;100個算術操作符重載;90個類型轉換操作符重載。
反觀C++的實現,3個貨幣時:1個類模板;1個賦值操作符重載模板;10個算術操作符重載模板;外加3個const int定義,3個typedef。
10個貨幣時:1個類模板;1個賦值操作符重載模板;10個算術操作符重載模板;const int定義和typedef分別增加到10個。
也就是說C++版本的代碼隨著貨幣的增加,僅線性增加。而且代碼行增加的系數僅是2。請注意,是代碼行!不是類、函數,也不是操作符的數量。而C#版本的代碼量則會以幾何級數增加。幾何級數!!!
這些數字的含義,我就不用多說了吧。無論是代碼的數量、可維護性、可擴展性C++都遠遠好于C#版本。更不用說可用性了(那個assign函數用起來有多難看)。
    我知道,有些人還會說:貨幣太特殊了,在實踐中這種情況畢竟少見。沒錯,貨幣是比較特殊,但是并沒有特殊到獨此一家的程度。我曾經做了一個讀取腳本中的圖形信息,并繪圖輸出的簡單案例,以展示OOP的一些基本概念,用于培訓。但如果將其細化,可以開發出一個很不錯的腳本繪圖引擎。其中,我使用了組合遞歸、多態和動態鏈接,以及類工廠等技術。就是那個類工廠,由于我使用了模板,使得類工廠部分的代碼減少了2/3,而且沒有重復代碼,更易維護。關于抽象類工廠的GP優化,Alexandrescu在其《Modren C++ design》中,有更多的案例。同樣的技術,還可以推廣到業務模型的類系統中,優化類工廠的代碼。
如果還不滿意,那么就去看看boost。boost的很多庫實現了幾乎不可想象的功能,比如lambda表達式、BGL的命名參數等等。它為我們很多優化軟件代碼新思路,很多技術和方法可以促進我們大幅優化代碼,降低開發成本。
    最后,如果你認為C#的最大的優勢在于.net平臺,那我可以告訴你,這個世界上還有一種東西叫C++/CLI,完全可以滿足.net的開發,而且更好,足以擦干凈.net那骯臟的屁股。不過,這將會是另外一個故事了…

posted on 2007-06-15 20:41 思勤無邪 閱讀(1655) 評論(2)  編輯 收藏 引用 所屬分類: C++其他與技術相關

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# re: 被誤解的C++ 2007-10-22 21:22 阿鐵
恩,我聽說當代碼達到3萬行后,C++的開發效率將超過java和c#.  回復  更多評論
  

# re: 被誤解的C++ 2008-01-06 11:49 akbear89
高手啊!幫幫忙,我們下周要交兩個自己編的程序,可我一點還不會呢,幫幫我吧~~~~~~~~大概問題如下:
1.設計和創建實現“工資報酬”應用程序的類。這個應用程序模擬一組員工的工資支付。程序中共有三類員工:按照工作時數支付工資的雇員、按照固定的月工資支付工資的雇員和按照年工資支付工資的雇員。用戶可以通過該程序向工資文件中增加新員工和顯示每個員工的信息及對應的月工資。

3.設計一個教務管理系統,應具有的功能
?錄入學生信息,放在一個記事本文件中student1.txt。
?錄入學生成績,放在一個記事本文件中, student2.txt。
?錄入教師信息,放在一個記事本文件中,teacher.txt。
?對學生信息的查詢,修改,刪除,添加,并保存到相應的文件中。
?對學生分數的查詢,修改,刪除,添加,排序,并保存到相應的文件中。
?生成優秀學生的名單,并打印輸出。
?對教師信息的查詢,修改,刪除,添加,并保存到相應的文件中。

如果在這里編寫不方便,可以把代碼發到我得郵箱里:akbear89@sina.com
救命恩人!  回復  更多評論
  

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