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C與C++ API的比較
   在c語(yǔ)言中，API體現(xiàn)為c函數(shù)，如操作系統(tǒng)提供的一系列API，在c++中，API體現(xiàn)為自由函數(shù)，這里的自由函數(shù)是指除普通成員函數(shù)、靜態(tài)成員函數(shù)、友元函數(shù)外的能在某命名空間作用域或全局空間內(nèi)直接訪問(wèn)的函數(shù)，而這更多地體現(xiàn)為函數(shù)模板，如stl提供的一系列算法swap、count和sort等。相對(duì)于c API，c++ API具有類型安全和封閉開放的優(yōu)點(diǎn)，類型安全是因?yàn)閏++本身就是一種比c更強(qiáng)的靜態(tài)類型語(yǔ)言，而封閉開放是指函數(shù)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一部分是固定的，而另一部分可以是靈活擴(kuò)展的，這表現(xiàn)為函數(shù)模板的重載和全局特化。本文主要講述如何運(yùn)用函數(shù)模板來(lái)設(shè)計(jì)應(yīng)用程序API，并以windows平臺(tái)為例說(shuō)明。

Windows雙版本API
   在windows中，很多API通常都有ANSI和UNICODE兩種字符集形式，其命名對(duì)應(yīng)為xxxA和xxxW。如果應(yīng)用層需要針對(duì)這些API來(lái)封裝，為完備起見，就需要考慮ANSI和UNICODE兩種版本。一般有兩種方法：第一種是先實(shí)現(xiàn)一個(gè)A(或W)版本，而W(或A)版本的實(shí)現(xiàn)則是在其內(nèi)部將UNICODE(或ANSI)型數(shù)化轉(zhuǎn)化為ANSI(或UNICODE)類型，再調(diào)用A(或W)版本，這種方法因需要作字符集的轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而效率較低；第二種是兩個(gè)版本平行實(shí)現(xiàn)，即A版本調(diào)用系統(tǒng)A版本API實(shí)現(xiàn)，W版本調(diào)用系統(tǒng)W版本API實(shí)現(xiàn)，這種方法的缺點(diǎn)是結(jié)果產(chǎn)生除了A或W API調(diào)用不同外很多的重復(fù)代碼。在A和W版本都實(shí)現(xiàn)后，進(jìn)一步，可根據(jù)編譯器的宏定義_UNICODE或UNICODE來(lái)定義一個(gè)自己的API宏。那么除以上兩種方法外，還有沒有更好的方法呢？而這種方法必然要能夠兼顧效率和避免代碼的重復(fù)冗余。在使用這個(gè)方法前，有下列幾個(gè)問(wèn)題：
   1）如何根據(jù)泛型參數(shù)來(lái)選擇定義正確的結(jié)構(gòu)體，因?yàn)橛行┫到y(tǒng)API的參數(shù)中不僅字符串類型有A和W兩種類型，而且凡是其內(nèi)部包含字符串類型的結(jié)構(gòu)體因而也帶有A和W兩種類型。
   2）如何根據(jù)泛型參數(shù)來(lái)選擇調(diào)用正確版本的系統(tǒng)API。
   針對(duì)第1個(gè)問(wèn)題，泛型參數(shù)通常只有A或W兩種，因此可以使用選擇特征類模板來(lái)實(shí)現(xiàn)，如boost中的if_c，softstl中的select_first_type類模板，也可以自己實(shí)現(xiàn)這樣的類模板。對(duì)第2個(gè)問(wèn)題，與第1個(gè)問(wèn)題不同的是，它是選擇函數(shù)而不是類型，本質(zhì)上就是選擇變量，因此需要實(shí)現(xiàn)一種基于類型或非類型參數(shù)選擇變量的模板，并且使用方式如下
    select_variable<flag>(xxxA,xxxW)(arg1,arg2,...,argN)
   flag是一個(gè)布爾非類型模板實(shí)參，當(dāng)值為true時(shí)表示選擇返回xxxA，反之選擇返回xxxW，然后接下來(lái)跟著一系列參數(shù)，表示調(diào)用對(duì)應(yīng)的A或W版本API，因此select_variable應(yīng)該實(shí)現(xiàn)為函數(shù)模板比較方便，若實(shí)現(xiàn)為類模板（關(guān)于實(shí)現(xiàn)可以參考boost中的function），則需要顯式指定函數(shù)返回值和參數(shù)類型，這樣一來(lái)，當(dāng)函數(shù)參數(shù)過(guò)多，就是一個(gè)噩夢(mèng)了，因?yàn)?/span>模板實(shí)參演繹不能用于類模板及其構(gòu)造函數(shù)，只能應(yīng)用于其成員函數(shù)模板。
   綜上分析解決，下面給出select_variable的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用。

select_variable實(shí)現(xiàn)
   使用類模板特化與函數(shù)模板重載技術(shù)

1

#define TEMPLATE_BOOL_TRAIT_DEF1(trait,T,c)\
2

template<typename T>\
3

struct trait\
4

{\
5

static const bool value=c;\
6

};\
7

8

#define TEMPLATE_BOOL_TRAIT_SPEC1(trait,sp,c)\
9

template<>\
10

struct trait<sp>\
11

{\
12

static const bool value=c;\
13

};\
14

15

template<bool flag,typename T1,typename T2>
16

struct select_type;
17

18

template<typename T1,typename T2>
19

struct select_type<true,T1,T2>
20

{
21

typedef T1 type;
22

};
23

24

template<typename T1,typename T2>
25

struct select_type<false,T1,T2>
26

{
27

typedef T2 type;
28

};
29

30

template<bool flag,typename T1,typename T2>
31

inline typename select_type<flag,T1,T2>::type select_variable(T1 t1,T2 t2)
32

{
33

return select_variable_impl(typename select_type<flag,int,long>::type(),t1,t2);
34

}
35

36

template<typename T1,typename T2>
37

inline T1 select_variable_impl(int,T1 t1,T2 t2)
38

{
39

return t1;
40

}
41

42

template<typename T1,typename T2>
43

inline T2 select_variable_impl(long,T1 t1,T2 t2)
44

{
45

return t2;
46

}
47

48

TEMPLATE_BOOL_TRAIT_DEF1(is_ansi_char,T,false)
49

TEMPLATE_BOOL_TRAIT_SPEC1(is_ansi_char,char,true)
50

TEMPLATE_BOOL_TRAIT_SPEC1(is_ansi_char,char const,true)
51

TEMPLATE_BOOL_TRAIT_SPEC1(is_ansi_char,char volatile,true)
52

TEMPLATE_BOOL_TRAIT_SPEC1(is_ansi_char,char const volatile,true)
53

54

#undef TEMPLATE_BOOL_TRAIT_DEF1
55

#undef TEMPLATE_BOOL_TRAIT_SPEC1

select_variable應(yīng)用
有了select_variable，封裝設(shè)計(jì)API就方便多了，在函數(shù)模板中，類型的參數(shù)化體現(xiàn)在其參數(shù)、返回值和內(nèi)部實(shí)現(xiàn)三方面，下面就從這三方面來(lái)說(shuō)明其應(yīng)用：
參數(shù)類型化
IsDirectoryOrFile根據(jù)路徑來(lái)判斷是否為目錄或文件，對(duì)于調(diào)用方來(lái)說(shuō)，可以靈活指定A或W版本的字符串路徑。

1

template<typename charT>
2

inline int IsDirectoryOrFile(const charT* path)
3

{
4

DWORD dwFlag = select_variable<is_ansi_char<charT>::value>(GetFileAttributesA,GetFileAttributesW)(path);
5

if (INVALID_FILE_ATTRIBUTES == dwFlag)
6

return 0;
7

return (dwFlag & FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY) ? 1 : 2;
8

}

返回值類型化
GetExePath獲取當(dāng)前應(yīng)用程序的路徑，對(duì)于調(diào)用方來(lái)說(shuō)，可以靈活指定想要返回A或W版本字符串表示的路徑。

1

template<typename T>
2

inline std::basic_string<T> GetExePath()
3

{
4

T szExePath[MAX_PATH];
5

select_variable<is_ansi_char<T>::value>(GetModuleFileNameA,GetModuleFileNameW)(NULL,szExePath);
6

return szExePath;
7

}

內(nèi)部實(shí)現(xiàn)類型化
GetDirSize計(jì)算某一目錄或文件的大小，因內(nèi)部用到了FirstFirstFile和FirstNextFile，而這兩個(gè)API不僅路徑，而且WIN32_FIND_DATA結(jié)構(gòu)體都有A和W版本，因此需要選擇定義正確的結(jié)構(gòu)體變量和調(diào)用正確的API函數(shù)。

1

template<typename charT>
2

inline ULONGLONG GetDirSize(const charT* path, const volatile BOOL& bExitCalc)
3

{
4

int ret = IsDirectoryOrFile(path);
5

if (0==ret) return 0L;
6

7

std::basic_string<charT> strPath = path;
8

if (1==ret)
9

{
10

if (strPath.length() - 1 != strPath.rfind((charT)'\\'))
11

strPath += (charT)'\\';
12

strPath += select_variable<is_ansi_char<charT>::value>("*.*",L"*.*");
13

}
14

ULONGLONG ullSumSize = 0;
15

typename select_type<is_ansi_char<charT>::value,WIN32_FIND_DATAA,WIN32_FIND_DATAW>::type findData;
16

HANDLE hFindFile = select_variable<is_ansi_char<charT>::value>(FindFirstFileA,FindFirstFileW)(strPath.c_str(), &findData);
17

18

for(BOOL bResult = (hFindFile != INVALID_HANDLE_VALUE); bResult; bResult = select_variable<is_ansi_char<charT>::value>(FindNextFileA,FindNextFileW)(hFindFile, &findData))
19

{
20

if(findData.cFileName[0] == (charT)'.')
21

continue;
22

if(findData.dwFileAttributes & FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY)
23

{
24

strPath = strPath.substr(0,strPath.rfind((charT)'\\')+1)+findData.cFileName;
25

ullSumSize += GetDirSize(strPath.c_str(), bExitCalc);
26

}
27

else
28

ullSumSize += (((ULONGLONG)findData.nFileSizeHigh) << 32) + findData.nFileSizeLow;
29

}
30

::FindClose(hFindFile);
31

return ullSumSize;
32

}

posted on 2011-12-24 19:08 春秋十二月閱讀(2978) 評(píng)論(2) 編輯收藏引用所屬分類: C/C++

評(píng)論:

# re: 模板應(yīng)用(1) API的設(shè)計(jì)與函數(shù)模板 2011-12-24 21:24 | 萬(wàn)連文

模板這么用有點(diǎn)浪費(fèi)(幾乎是只有一種API調(diào)用方式的實(shí)例化)，理論上講你不應(yīng)該在你的代碼中使用MBSC編碼，應(yīng)該采用Unicode編碼，牽扯到的字符使用wchar或者utf8。
模板最好用在架構(gòu)的底層設(shè)計(jì)設(shè)施上，大多是面向語(yǔ)言層面或者純軟件設(shè)計(jì)領(lǐng)域。回復(fù) 更多評(píng)論

# re: 模板技術(shù)與應(yīng)用(1): API的設(shè)計(jì) 2012-06-25 16:55 | liyou

看著就頭大回復(fù) 更多評(píng)論

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