泛型与模板的有机结合 STL.NET简介

一、 引子

　　有人开玩笑似地建议，当一个C++程序员被问及怎样实现一个给定的任务时，他/她首先应该提供一个列表-一打或更多潜在的解决方案，然后他/她就应从每一个细节角度构划每一种方案中可能存在的问题。Visual C++ 2005，通过绑定C++/CLI语言，引入了泛型的概念，提供给C++程序员最强有力的语言装备库。Brent Rector在2004年6月一篇优秀的文章中阐述了.NET泛型和C++模板之间的区别。这篇文章的主要观点之一就是，尽管泛型和模板有非常强的语法上的相似性，但它们在实现上还是非常不同的，而且它们不存在任何内嵌的匹配性。如果你没有读过Brent的文章，那么本文就值得你一读，因为本文正是基于他的那篇文章中的一些思想。

　　模板和泛型之间的区别导致了问题的出现：每个想转到.NET平台的C++程序员都会无休止地问：我应该选择哪种技术?对于已用C++进行多年开发的程序员来说，特别是已熟练使用Visual C++格式的老手，可能已经知道了这个答案-两种技术都提供了优秀的特性,任何其一都不是另外一个的超集；因而，正确的技术选择应该依赖于给定的具体任务。简言之，哪一种技术都不会包罗你面临的所有情形。这与一个已困扰Visual C++程序员多年的问题一样：Win32或MFC或ATL或WTL(或控制台)到底选择谁？COM或C风格的DLL到底选择谁？使用#import还是CcomPtr更好？

　　二、 平衡已有的C++技能以更利于.NET开发

　　以前，Visual C++已经提供了一些技术以实现STL集合与其它技术的联合工作。同一个称为CComEnumOnSTL的模板类一同发行的活动模板库就允许一个Visual Basic 客户端使用For Each来枚举由一个C++ COM服务器维护的一个STL集合的内容。尽管这种级别的集成狭隘,但是它在某些情况下确实是有用的。基于同样的思想，STL.NET提供给C++开发者一种标准STL库的扩展。该扩展允许在一个C++/CLI装配集内部使用的STL集合可以暴露给其它的.NET装配集，如泛型集合。

　　STL.NET集合提供了与标准STL集合类相同的接口，因此，对于熟悉标准STL集合类和算法的C++开发者来说，没有太陡的学习曲线。如果安装了Visual C++ 2005的话，STL.NET相应的头文件位于文件夹Cliext中-它在主文件夹Vcinclude下。因此，要使用一个STL.NET集合-例如矢量-就需要包括头文件<cliext/vector>，而不是标准的<vector>。STL.NET集合包含于cliext命名空间中，而不是包含于被标准STL集合所使用的std命名空间中。

　　作者提示：在深入分析STL.NET之前，让我们来看一下如何得到它，并且了解一下微软的发行计划。STL.NET与Visual Studio.NET 2005 Beta 2的Visual Studio团队系统发行版本一同发行，并且它也会包含在Visual Studio.NET 2005的CTP（社团技术预览）发行中。该C++小组仍在努力工作力图使得STL.NET更易于使用并进一步改进它的性能，而且STL.NET很有可能不会与Visual Studio 2005.NET的厂家发行版本（RTM）一同发行。在某种RTM发行之后，STL.NET将能够通过Web进行下载。由于还会对STL.NET进行重大改进，本文不会深入分析STL.NET集合。而只是站在一个较高层次上分析一下为什么STL.NET非常有用。

　　三、 桥接模板与泛型

　　实现模板和泛型的桥接是相当困难的一项任务。模板仅是C++中特有的概念-它在以前的编译时代并不存在,而泛型是一个.NET概念-它被编译的装配集所维护而且能够用于所有的.NET语言中。STL.NET中使用的解决方案是以C++模板类（它也是实现泛型ICollection接口的.NET参考类型）方式来实现集合。STL和STL.NET矢量的声明就说明了这种设计决策：

//STL矢量声明 template<class _Ty,class _Ax = allocator<_Ty> > class vector; //STL.NET矢量声明 template<typename _Value_t> ref class vector : Generic::ICollection<_Value_t>

　　这两种声明存在几个关键的区别，除了泛型接口的实现（STL.NET矢量无法指定一个分配器而且在需要时它只是简单地通过调用gcnew来分配一新元素）之外。STL.NET集合用ref关键字进行声明-这意味着它们是.NET参考类型，因而可以把它们在.NET托管堆上进行分配。

　　四、 使用STL.NET

　　除了在声明一个STL.NET集合的方式上存在一些差别之外-该差别与C++/CLI和标准C++之间的语法区别也存在联系，使用一个STL.NET集合的方式与使用同样的STL集合的方式完全一致。下列控制台应用程序声明了一个对象矢量，然后它把几个不同类型的元素添加到该集合上：

#include "stdafx.h" #include <cliext/vector> using namespace System; using namespace cliext; int main(array<System::String ^> ^args) { 　vector<Object^>^ v = gcnew vector<Object^>; 　v->push_back(nullptr); //第一个元素为空 　v->push_back(gcnew Object()); //第二个元素是一个普通对象 　v->push_back(1); //第三个元素是被装箱的整型 　v->push_back("Element Four"); //第四个元素是一个字符串 　return 0; }

　　该代码说明了STL.NET的一个主要优点：一套非常熟悉的集合类。STL.NET的另一个主要优点是它能够使用集合并针对它使用两种不同的编程模型。前面示例中使用了充满各种类型数据的集合，这样以来我们就可能通过使用STL find算法来判断整数1的存在：

//用作STL集合 bool containsOneSTL = find( v->begin( ), v->end( ), 1 ) != v->end(); 当然，你也可以选用.NET泛型ICollection接口来实现相同的逻辑： //用作.NET集合 bool containsOnedotNet = v->Contains(1);

　　在STL和.NET两类算法中使用相同的集合类的能力-不需复制内容或提供桥接函数-允许C++/CLI程序员选择最好的函数和库以完成任何集合操作任务。

　　STL.NET的最后一个主要优点在于，它能够无缝地暴露STL.NET集合给用C#或VB.NET创建的.NET装配集。由于STL.NET集合实现泛型ICollection接口，所以并没有丢失类型安全。因为STL.NET集合使用托管内存来存储集合的元素，所以在与暴露STL.NET集合的C++/CLI装配集进行交互时，不存在性能或代码安全方面的损失问题。

　　结束语：C++程序员到.NET王国的门票

　　STL.NET代表了Visual C++产品中的一个重要的部分。STL.NET允许C++程序员平衡他们已有的技能和经验,并使用一种具有相当威力的集合和算法库，而不需要与快速发展的.NET世界切断联系。

　　非常希望STL.NET仅仅是新技术的开始-让C++在保留该它光辉的历史的同时成为第一流的.NET语言！

查看本文来源