模板類和模板函數都是非常有用的工具。例如sqr()函數可以計算平方數,任何定義了乘法運算的數據類型(數字,矩陣)都適用。標準容器類(如list)都是模板,這樣對于每個新類型無需重寫了,這正是使用舊版的C++時真正頭疼的事情,因此我認為ISO的標準是個偉大的進步。然而,在這個過程中有些東西用得過頭了。
例如:標準庫中得string 和iostream 都是使用"character traits"類型作為參數。這意味著同一個basic_string<>類可以用于ASCII字符串,也可用于Unicode,甚至用于火星人的三字節字符串(原則雖然如此,但許多版本都只是實現了ASCII字符串,看起來有點滑稽)。標準要求這些常用類必須實現成模板形式,而這些類幾乎涉及到所有C++應用。
但是這對性能和調試會帶來許多麻煩。下面幾個試驗解釋了這個問題(本試驗使用的編譯器為VC++6.0)。編譯器同時支持新風格的iostream(使用模板)和經典風格的iostream, 因此我們能比較他們二者的版本實現。第一個測試程序當然是使用"Hello, Word"了,新風格的編譯時間是經典風格的2倍。另一個更正規的例子大約有200行,每行輸出10個變量用于計數。這個測試程序最顯著的結論是編譯速度:新風格版本花了10秒編譯完成,而舊版本只使用了1.5秒。10秒時間可并不少,可以完成很多事情。另外,新風格版本的可執行文件的大小為115K,而舊版本只有70K。你的測試數據可能有些出入,但是整體結論是一樣的:當使用新版本時,會有更慢的編譯速度和更大的可執行文件。這并不是因為微軟公司編譯器的問題,使用GCC測試也會得到同樣的結論。
當然,和過去不一樣,可執行文件的大小并不是那么重要,現在,可編程設備種類正快速增長,包括許多信息應用,如遙控、手機、智能冰箱、基于藍牙技術的咖啡機等等,在這些應用中內存近幾年都會是十分寶貴的資源。使用標準iostream 而產生的額外的二進制文件,來源于內聯了整個模板類的代碼,要是沒有code bload工具,你很難優化那些重要的操作。對我來說,編譯時間問題更嚴重一些,因為這樣意味著更長的等待,從而失去了開發中非常重要原則:互動原則。
現在我們來考慮調試的問題。標準庫中string 類的模板實現非常聰明,但并不適合于調試。你會面臨使用超長名字的編譯器和調試器的信息:
class std::basic_string<char,struct std::char_traits<char>,class std::allocator<char>>
當然,在許多應用中我們都需要這種std::string提供的靈活性,例如,需要同時處理ASCII 和Unicode字符串,或者需要定制自己的allocator 等等。但這并不是普遍需求(通常程序員要么只處理ASCII,要么只處理Unicode ), 看起來對于程序員承擔這種范型機制有些不公平。這種機制確實讓標準庫的設計者覺得很有意思,但增加了應用開發程序員使用的復雜度。這似乎顛倒了這個原則:良好的標準庫設計應該隱藏其實現的復雜度,而讓用戶直接使用。但std::string 對其實現的復雜度隱藏得并不夠,導致在用戶使用過程中不斷的遇到設計中的問題。我們不能要求標準庫的用戶都是專家。標準堅持要求這種特定的實現方式,和標準庫的設計初衷相違背,其初衷是只提供公共的接口和包含一些特定功能的類庫。自然,這種范型模板對于那些真正去要他們的人是一直有效的。
這些細節考慮同樣應用于標準容器,例如list<>容器,list 有一些額外的默認模板參數,用于定義了默認的allocator。當然自己定義allocator 十分有用,但絕大多數人不需要自己去實現。這些泛化的版本完全可以作為單獨的模板提供。我承認這樣做會讓標準庫的設計在技術上變得沒有以前有意思,但這些庫在設計之初就應該考慮到最終用戶。篡改一下C++的頌歌:用戶不應該為他們不需要的東西買單。
當我們不需要模板的時候,我們不得不使用模板。除此之外,在C++中用范型編程還會遇到另一個的問題。大多數人都同意,標準的algorithm 十分有用。如果你有一個整型的vector, 你可以直接使用下面的語句來排序:
sort(v.begin(),v.end());
但有些應用理解起來十分晦澀:
copy_if(v.begin(),v.end(),ostream_iterator<int>(cout) bind2nd(greater<int>(),7));
vector<int>::iterator li; for (li = v.begin(); li != v.end(); ++li) if (*li > 7) cout << *li;
for_each(ls.begin(),ls.end(), bind2nd(mem_fun(&Shape::draw),canvas));
ShapeList::iterator li; for (li = ls.begin(); li != ls.end(); ++li) (*li)->draw(canvas);
for_each(ls.begin(),ls.end(),
void lambda(Shape *p) { p->draw(canvas); }); C++ 是一種不可思議的編程語言,小到手機,大到跨國際網絡,都有其應用。它非常靈活,能夠支持多種編程風格,但這種靈活同樣也是其問題所在。編程的藝術在于為特定的問題選擇合適編程風格,就像老師總提醒寫作文是要選擇好的風格一樣。我并不想詆毀 C++ 標準庫,這里面包含了許多人的辛勤勞動,并為大家提供了一個公共平臺。我對于這個標準的態度是,它和范型編程聯系過于緊密,從而變成了在說明什么風格是好的編程風格(例如,算法中明顯傾向于不要使用顯式循環), 同時它也讓程序員們不得不介入一些實現細節(如basic_string<>),這樣做讓人們更加覺得C++ 是只是內核工程師們的編程語言。


