C＋＋/CLR泛型与C＋＋模板之间的对比

Visual Studio 2005把泛型编程的类型参数模型引入了微软.NET框架组件。C++/CLI支持两种类型参数机制--通用语言运行时（CLR）泛型和C++模板。本文将介绍两者之间的一些区别--特别是参数列表和类型约束模型之间的区别。

　　参数列表又回来了

　　参数列表与函数的信号（signature）类似：它标明了参数的数量和每个参数的类型，并把给每个参数关联一个唯一的标识符，这样在模板定义的内部，每个参数就可以被唯一地引用。

　　参数在模板或泛型的定义中起占位符（placeholder）的作用。用户通过提供绑定到参数的实际值来建立对象实例。参数化类型的实例化并非简单的文本替代（宏扩展机制就是使用文本替代的）。相反地，它把实际的用户值绑定到定义中的相关的形式参数上。

　　在泛型中，每个参数都表现为Object类型或衍生自Object的类型。在本文后面你可以看到，这约束了你可能执行的操作类型或通过类型参数声明的对象。你可以通过提供更加明确的约束来调整这些约束关系。这些明确的约束引用那些衍生出实际类型参数的基类或接口集合。

　　模板除了支持类型参数之外，还支持表达式和模板参数。此外，模板还支持默认的参数值。这些都是按照位置而不是名称来分解的。在两种机制之下，类型参数都是与类或类型名称关键字一起引入的。

　　参数列表的额外的模板功能

　　模板作为类型参数的补充，允许两种类型的参数：非类型（non-type）参数和模板参数。我们将分别简短地介绍一下。

　　非类型参数受常数表达式的约束。我们应该立即想到它是数值型或字符串常量。例如，如果选择提供固定大小的堆栈，你就可能同时指定一个非类型的大小参数和元素类型参数，这样就可以同时按照元素类别和大小来划分堆栈实例的类别。例如，你可以在代码1中看到带有非类型参数的固定大小的堆栈。

　　代码1：带有非类型固定大小的堆栈

template <class elemType, int size> public ref class tStack { 　array<elemType> ^m_stack; 　int top; 　public: 　　tStack() : top( 0 ) 　　{ m_stack = gcnew array<elemType>( size ); } };

　　此外，如果模板类设计者可以为每个参数指定默认值，使用起来就可能方便多了。例如，把缓冲区的默认大小设置为1KB就是很好的。在模板机制下，可以给参数提供默认值，如下所示：

// 带有默认值的模板声明 template <class elemType, int size = 1024> public ref class FixedSizeStack {};

　　用户可以通过提供明确的第二个值来重载默认大小值：

// 最多128个字符串实例的堆栈 FixedSizeState<String^, 128> ^tbs = gcnew FixedSizeStack<String^, 128>;

　　否则，由于没有提供第二个参数，它使用了相关的默认值，如下所示：

// 最多1024个字符串实例的堆栈 FixedSizeStack<String^> ^tbs = gcnew FixedSizeStack<String^>;

　　使用默认的参数值是标准模板库（STL）的一个基本的设计特征。例如，下面的声明就来自ISO-C++标准：

// ISO-C++名字空间std中的默认类型参数值示例 { 　template <class T, class Container = deque<T> > 　class queue; 　template <class T, class Allocator = allocator<T> > 　class vector; 　// ... }

　　你可以提供默认的元素类型，如下所示：

// 带有默认的元素类型的模板声明 template <class elemType=String^, int size=1024> public ref class tStack {};

　　从设计的角度来说很难证明它的正确性，因为一般来说容器不会集中在在单个默认类型上。

　　指针也可以作为非类型参数，因为对象或函数的地址在编译时就已知了，因此是一个常量表达式。例如，你可能希望为堆栈类提供第三个参数，这个参数指明遇到特定条件的时候使用的回调处理程序。明智地使用typedef可以大幅度简化那些表面上看起来很复杂的声明，如下所示：

typedef void (*handler)( ... array<Object^>^ ); template <class elemType, int size, handler cback > public ref class tStack {};

　　当然，你可以为处理程序提供默认值--在这个例子中，是一个已有的方法的地址。例如，下面的缓冲区声明就提供了大小和处理程序：

void defaultHandler( ... array<Object^>^ ){ ... } template < class elemType, int size = 1024, handler cback = &defaultHandler > public ref class tStack {};

　　由于默认值的位置次序优先于命名次序，因此如果不提供明确的大小值（即使这个大小与默认值是重复的），就无法提供重载的处理程序的。下面就是可能用到的修改堆栈的方法：

void demonstration() { 　// 默认的大小和处理程序 　tStack<String^> ^ts1 = nullptr; 　// 默认的处理程序 　tStack<String^, 128> ^ts2 = gcnew tStack<String^, 128>; 　// 重载所有的三个参数 　tStack<String^, 512, &yourHandler> ^ts3; }

　　模板支持的第二种额外的参数就是template模板参数--也就是这个模板参数本身表现为一个模板。例如：

// template模板参数 template <template <class T> class arena, class arenaType> class Editor { arena<arenaType> m_arena; // ... };

　　Editor模板类列出了两个模板参数arena和arenaType。ArenaType是一个模板类型参数；你可以传递整型、字符串型、自定义类型等等。Arena是一个template模板参数。带有单个模板类型参数的任何模板类都可以绑定到arena。m_arena是一个绑定到arenaType模板类型参数的模板类实例。例如：

// 模板缓冲区类 template <class elemType> public ref class tBuffer {}; void f() { 　Editor<tBuffer,String^> ^textEditor; 　Editor<tBuffer,char> ^blitEditor; 　// ... }