C與C++ API的比較
在c語言中，API體現為c函數，如操作系統提供的一系列API，在c++中，API體現為自由函數，這里的自由函數是指除普通成員函數、靜態成員函數、友元函數外的能在某命名空間作用域或全局空間內直接訪問的函數，而這更多地體現為函數模板，如stl提供的一系列算法swap、count和sort等。相對于c API，c++ API具有類型安全和封閉開放的優點，類型安全是因為c++本身就是一種比c更強的靜態類型語言，而封閉開放是指函數的設計實現一部分是固定的，而另一部分可以是靈活擴展的，這表現為函數模板的重載和全局特化。本文主要講述如何運用函數模板來設計應用程序API，并以windows平臺為例說明。
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，其命名對應為xxxA和xxxW。如果應用層需要針對這些API來封裝，為完備起見，就需要考慮ANSI和UNICODE兩種版本。一般有兩種方法：第一種是先實現一個A(或W)版本，而W(或A)版本的實現則是在其內部將UNICODE(或ANSI)型數化轉化為ANSI(或UNICODE)類型，再調用A(或W)版本，這種方法因需要作字符集的轉換來實現，因而效率較低；第二種是兩個版本平行實現，即A版本調用系統A版本API實現，W版本調用系統W版本API實現，這種方法的缺點是結果產生除了A或W API調用不同外很多的重復代碼。在A和W版本都實現后，進一步，可根據編譯器的宏定義_UNICODE或UNICODE來定義一個自己的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冗余。在使用這個方法前，有下列幾個問題：
1）如何根據泛型參數來選擇定義正確的結構體，因為有些系統API的參數中不僅字符串類型有A和W兩種類型，而且凡是其內部包含字符串類型的結構體因而也帶有A和W兩種類型。
2）如何根據泛型參數來選擇調用正確版本的系統API。
針對第1個問題，泛型參數通常只有A或W兩種，因此可以使用選擇特征類模板來實現，如boost中的if_c，softstl中的select_first_type類模板，也可以自己實現這樣的類模板。對第2個問題，與第1個問題不同的是，它是選擇函數而不是類型，本質上就是選擇變量，因此需要實現一種基于類型或非類型參數選擇變量的模板，并且使用方式如下
select_variable<flag>(xxxA,xxxW)(arg1,arg2,...,argN)
flag是一個布爾非類型模板實參，當值為true時表示選擇返回xxxA，反之選擇返回xxxW，然后接下來跟著一系列參數，表示調用對應的A或W版本API，因此select_variable應該實現為函數模板比較方便，若實現為類模板（關于實現可以參考boost中的function），則需要顯式指定函數返回值和參數類型，這樣一來，當函數參數過多，就是一個噩夢了，因為模板實參演繹不能用于類模板及其構造函數，只能應用于其成員函數模板。
綜上分析解決，下面給出select_variable的實現與應用。
select_variable實現
使用類模板特化與函數模板重載技術
1
#define TEMPLATE_BOOL_TRAIT_DEF1(trait,T,c)\
2template<typename T>\
3struct trait\
4
{\
5
static const bool value=c;\
6
};\
7
8#define TEMPLATE_BOOL_TRAIT_SPEC1(trait,sp,c)\
9template<>\
10struct trait<sp>\
11{\
12 static const bool value=c;\
13};\
14
15template<bool flag,typename T1,typename T2>
16struct select_type;
17
18template<typename T1,typename T2>
19struct select_type<true,T1,T2>
20{
21 typedef T1 type;
22};
23
24template<typename T1,typename T2>
25struct select_type<false,T1,T2>
26{
27 typedef T2 type;
28};
29
30template<bool flag,typename T1,typename T2>
31inline 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
36template<typename T1,typename T2>
37inline T1 select_variable_impl(int,T1 t1,T2 t2)
38{
39 return t1;
40}
41
42template<typename T1,typename T2>
43inline T2 select_variable_impl(long,T1 t1,T2 t2)
44{
45 return t2;
46}
47
48TEMPLATE_BOOL_TRAIT_DEF1(is_ansi_char,T,false)
49TEMPLATE_BOOL_TRAIT_SPEC1(is_ansi_char,char,true)
50TEMPLATE_BOOL_TRAIT_SPEC1(is_ansi_char,char const,true)
51TEMPLATE_BOOL_TRAIT_SPEC1(is_ansi_char,char volatile,true)
52TEMPLATE_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應用
有了select_variable，封裝設計API就方便多了，在函數模板中，類型的參數化體現在其參數、返回值和內部實現三方面，下面就從這三方面來說明其應用：
參數類型化
IsDirectoryOrFile根據路徑來判斷是否為目錄或文件，對于調用方來說，可以靈活指定A或W版本的字符串路徑。
1template<typename charT>
2inline 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獲取當前應用程序的路徑，對于調用方來說，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>
2inline 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
}
內部實現類型化
GetDirSize計算某一目錄或文件的大小，因內部用到了FirstFirstFile和FirstNextFile，而這兩個API不僅路徑，而且WIN32_FIND_DATA結構體都有A和W版本，因此需要選擇定義正確的結構體變量和調用正確的API函數。
1template<typename charT>
2inline 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
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C/C++