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《C++设计新思维》读书笔讎ͼ�九）

cuigang — Mon, 17 Dec 2007 14:15:00 GMT

2.4 常整数映��ؓ型别

以下模板�Q?br>

1 template < int v >
2 struct Int2Type{
3 enum { value = v };
4 }

Int2Type会根据引数所得的不同数值来产生不同型别。Int2Type<0> �?Int2Type<1>是两�U�不同的�c�d��。采用Int2Type可根据编译期计算出来的结果选用不同的函数。实际上你可以运用一个常数达到静态分�z�֊�能�?br>
一般而言�Q�符合下列两个条件可使用Int2Type�Q?br>
a.有必要根据某个编译期常数调用一个或��C��不同的函数�?br>b.有必要在�~�译期实�?#8220;分派”�?br>
�q�行时分�z�֏�以��用if...else...或switch。但有时难以做到。�D例如下：

假设一个容器NiftyContainer�Q?br>

1 template <class T> class NiftyContainer{};

其内含指针，指向 T 的对象。�ؓ了复制容器中某个对象�Q�你惌��用copy构造函敎ͼ�非多态）或虚函数Clone()�Q�多态）。但你无法这样做�Q?br>

1 template < typename T, bool isPolymorphic>
2 class NiftyContainer{
3     void DoSomething(){
4         T* pSomeObj = ;
5         if (isPolymorphic){
6             T* pNewObj = pSomeObje->Clone();
7             //
8         }else{
9             T* pNewObj = new T(*pSomeObj);
10             //
11         }
12 };

你会发现�~�译不过�Q�编译器会发现未定义的函数。而Int2Type提供了一个办法：

1 template <typename T, bool isPolymrphoic>
2 class NiftyContainer{
3 private:
4     void DoSomething(T* pObj, Int2Type<true>){
5         T* pNewObj = pSomeObje->Clone();
6         //
7     }
8     void DoSomething(T* pObj, Int2Type<false>){
9         T* pNewObj = new T(*pSomeObj);
10         //
11     }
12 public:
13     void DoSomething(T* pObj){
14         DoSomething(pObj, Int2Type<isPolymorphoic>());
15     }
16 };

主要原因是编译器不会�ȝ��译一个未被用到的template函数�?br>

cuigang 2007-12-17 22:15 发表评论

《C++设计新思维》读书笔讎ͼ�八）

cuigang — Mon, 17 Dec 2007 14:13:00 GMT

2.3 局部类

你可以在函数中定义class�Q?br>

1 void Fun(){
2 class Local{};
3 }

不过有些限制�Q�local class不能定义静态成员变量，也不能访问非静态局部变量。但它可以用于模板函敎ͼ�

1 class Interface{
2 public:
3     virtual void Fun()=0;
4 };
5
6 template <class T, class P>
7 Interface* MakeAdapter(const T& obj, const P& arg)
8 {
9     class Local : public Interface{
10     public:
11         Local(const T& obj, const P& arg)
12             : obj_(obj), arg_(arg){};
13         virtual void Fun(){
14             obj_.Call(arg_);
15         }
16     private:
17         T obj_;
18         P arg_;
19     };
20     return new Local(obj, arg);
21 };

事实证明�Q��Q何local classes的方法都可以�?#8220;函数外的模板�c?#8221;来完成，也就是说�Q��ƈ非得局部类不可。不�q�，局部类可以提高�W�号的地域性，如上例，Local不能在函数外被��承，�c�M��Java的final�?br>
11章将应用产生所�?#8220;弹簧�?#8221;函数�Q�trampoline functions�Q��?br>

cuigang 2007-12-17 22:13 发表评论

《C++设计新思维》读书笔讎ͼ�七）

cuigang — Mon, 17 Dec 2007 14:12:00 GMT

2.2 模板偏特�?br>
模板偏特化让你在template的所有可能实体中特化��Z��l�子集。如�Q?br>

1
2 template < class Window, class Controller>
3 class Widget{};

你可以这样加以特化：

1 template <>
2 class Widget<ModalDialog, MyController>
3 {};

其中�Q�ModalDialog �?MyController 是另外定义的�c�R�?br>有时候，你需要针对�Q意window�q�搭配一个特定的MyController来特化Widget�Q�这时候就需要模板偏特化�?br>

1 template < class Window >
2 class Widget < Window, MyController>
3 {};

�q�可以拿��L��Button来偏特化�Q?br>

1 template <class ButtonArg>
2 class Widget<Button<ButtonArg>, MyController>
3 {};

�~�译器会��试扑և�最匚w��的定义。但�q�样的机制不能用在函数��n上，无论是成员函数还是非成员函数�?br>

cuigang 2007-12-17 22:12 发表评论

《C++设计新思维》读书笔讎ͼ�六）

cuigang — Mon, 17 Dec 2007 14:10:00 GMT

2.1 �~�译期断�a�

有时候，我们的断�a�其实在编译时��可以判断真假，于是有编译时断言。例如如此实玎ͼ�

1 #define STATIC_CHECK(expr) {char unnamed[(expr)?1:0];}

如果条�g为假�Q�编译器因大��ؓ0的数�l�非法而报错。但出错信息昄��没有实际意义�Q�可以改�q�，使用模板�Q?br>

1 template<bool> struct CompileTimeError;
2 template<> strcut CompileTimeError<true>{};
3 #define STATIC_CHECK(expr) (CompileTimeError<(expr)!=0>())

如果你试着��L��化CompileTimeError�Q�编译器会提�C?#8220;Undefined specialization CompileTimeError”�?br>�Q�进一步改�q�从略）

cuigang 2007-12-17 22:10 发表评论

《C++设计新思维》读书笔讎ͼ�五）

cuigang — Mon, 17 Dec 2007 14:09:00 GMT

1.9 �l�合Policy Classes

当你��policies�l�合��h��Ӟ��便是它们最有用的时候。�D例，若我们整打算设计一个泛型的smart pointer。我们分析有两个policies�Q�threading model�Q�多�U�程模型�Q�和check before dereference �Q�提领前先检验）�Q�于是可以这样定义SmartPtr模板�c�R�?br>

1
2 template < Class T,
3 template <class> class CheckingPolicy,
4 template <class> class ThreadingModel
5 >
6 class SmartPtr;

我们可以�q�样使用�Q?br>

1
2 typedef SmartPtr<Widget, EnforceNoNull, Singlethreaded> SafeWigetPtr;

或者，

1 typedef SmartPtr<Widget, NoChecking, SingleThread> WidgetPTr;

一旦你设法把一个class分解成正交的policies�Q�便可利用少量的代码�늛�大多数行为�?br>
1.10 以Policy Classes 定制接口

templates的限制之一�Q�你无法定制class的结构，只能定义其行为。而policy-based design支持�l�构斚w��的定制�?br>
通过一个结构指针或者引用的聚合�Q�或者依靠于�l�承。都可以�?br>
1.11 Policies的兼�Ҏ�?br>
假设有两个SmartPtr�Q�FastWidgetPtr是一个不需要检验的指针�Q�SafeWidgetPtr则必��d��提领�Q�dereference�Q�前��验。你能将一个FastWidgetPtr对象指派�Q�赋��|��l�一个SafeWidgetPtr对象吗？

Policies之间的彼此�{换，最好的�Ҏ��是以Policy来控制SmartPtr对象之间的拷贝和初始化。如�Q?br>

1 template<Class T, template<class> class CheckingPolicy>
2 class SmartPtr : public CheckingPolicy<T>
3 {
4      //
5      template<class T1, template<class> class CP1>
6      SmartPtr(const SmartPtr<T1, CP1>& other>
7           : pointee_(other.pointee_), CheckingPolicy<T>(other)
8      {//}
9 };

本节后箋内容从略

1.12 ��一个Class分解��Z��堆Policies
1.13 摘要

cuigang 2007-12-17 22:09 发表评论

《C++设计新思维》读书笔讎ͼ�四）

cuigang — Mon, 17 Dec 2007 13:45:00 GMT

1.7 Policy Classes的析构函�?br>
我们已知host class从policy class公有�l�承。那么将一个指向host class对象的policy class指针delete�Q�将会��生不可预期的�l�果。解��x��法有三：

1、将policy的析构函数声明�ؓ虚函数。但�q�样会妨��policy的静态连接特性，也会影响执行效率。第一个虚函数的加入会使对象大��带来额外开销�?br>
2、采用protected�l�承或private�l�承�Q�派生类指针��不能�{化�ؓ基类指针�Q�cuigang�Q�。但policy的函数则不能对外讉K��Q�失�ȝ��h��充的�Ҏ��（�?.6节）�?br>
3、定义一个非虚的protected析构函数。（不能对基�c�L��针delete�Q�因为析构函��C��可访问，cuigang�Q?br>
�Ҏ��3昄��没有1�?的副作用�?br>
1.8 通过不完全具现化而获得的选择性机�?br>
更进一步。由于对于模板类中的成员函数�Q�如果未曄��刎ͼ�那么它就不会被编译器��L��出来�Q�有的编译器甚至不对其进行语法检查。如此便��D��host class有机会指明�ƈ使用policy class的可选特性。如�Q?br>

1 template < template <class> class CreationPolicy >
2 class WidgetManager : public CreationPolicy<Widget>
3 {
4       //
5       void SwitchPrototype(Widget* pNewPrototype)
6       {
7            CreationPolicy<Widget>& myPolicy = *this;
8            delete myPolicy.GetPrototype();
9            myPolicy.SetPrototype(pNewPrototype);
10       }
11 }

那么

1、如果你采用的CreationPolicy支持GetPrototype()�Q�那么��用WidgetManager::SwitchPrototype()没问题�?br>
2、如果你采用的CreationPolicy不支持GetPrototype()�Q�那么��用WidgetManager::SwitchPrototype()�~�译出错�?br>
3、如果你采用的CreationPolicy不支持GetPrototype()�Q�但是没有��用WidgetManager::SwitchPrototype()�Q�那么没问题�Q�！�Q?br>
那么host class的作者就可以利用�q�种不完整具现化�Q�incomplement instantiation�Q�，预定义一些可选的�Ҏ��?br>

cuigang 2007-12-17 21:45 发表评论

《C++设计新思维》读书笔讎ͼ�三）

cuigang — Mon, 17 Dec 2007 13:44:00 GMT

1.5.1 �q�用Template Template参数实作Policy Classes

如前例，库代码host class如果已知policy class�Q�那么可以这��h��q�ͼ�

1
2 //Library code
3 template < template < class Created > class CreationPolicy >
4 class WidgetManager : public CreationPolicy{};

因�ؓCreated只是形式引数�Q�formal argument�Q�，不可使用�Q�可以省略如下：

1
2 template < template < class > class CreationPolicy >
3 class WidgetManager : public CreateionPolicy{};

客户代码为：

1 typedef WidgetManager MyWidgetMgr;

当WidgetManager希望在内部以相同的生成策略��生一个内部对象，那么�q�种template template形式不可或缺�?br>
Policy的确能够带给WidgetManager非常大的�Ҏ��。第一�Q�可以外部变更policies。第二，可以自定义policies�?br>
WidgetManager的作者可以定义一些常用的policies�Q�以“template �~�省引数”的方式提供：

1
2 template < template < class > class CreationPolicy = OpNewCreator >
3 class WidgetManager .

1.5.2 �q�用Template 成员函数实作Policy Classes

我们可以把先前的Creator policy定义��Z��个非模板�c�，内部提供一个模板成员函数如下：

1
2 struct OpNewCreator
3 {
4      template < class T >
5      static T* Create()
6      {
7             return new T;
8      }
9 }
10

�q�种方式�Ҏ��式编译期有较佛_��Ҏ��。但难以讨论、定义、实作和�q�用�?br>
1.6 更丰富的Policies

在前例的Creator policy中PrototypeCreateor除了提供Create()成员函数外，�q�提供了GetProtoType和SetProtoType两个函数�Q�由于WidgetManager�l�承了policy class�Q�所以WidgetManager��h��此两个接口，虽然它自己�ƈ没有用�?br>
客户代码可以如此�Q?br>

1
2 typedef WidgetManager<PrototypeCreator> MyWidgetManager;
3 /////////
4 widget* pPrototype = ;
5 MyWidgetManager mgr;
6 mgr.SetPrototype(pPrototype);

使用者如果需要扩充policies�Q�可以在不媄响host class原本功能的前提下�Q�增加接口�?#8220;哪个policy被��?#8221;�׃��用者决定而非�E�序库自�w�。policies�l�与使用者一�U�能力，在型别安全的前提下扩增host class的功能�?br>

cuigang 2007-12-17 21:44 发表评论

《C++设计新思维》读书笔讎ͼ�二）

cuigang — Mon, 17 Dec 2007 13:41:00 GMT

《C++设计新思维》读书笔讎ͼ�二）

1.5 Policies和Policy Classes

举例�Q�定义一个policy生成对象�Q�Creator policy 提供一个Create函数�Q�返回一个指向新生T�c�d��对象的指针�?br>
我们有三�U�做法：

1 template<class T>
2 struct OpNewCreator{
3      static T* Create(){
4           return New T;
5      }
6 };
7 template <class T>
8 struct MallocCreator{
9      static T* Create(){
10            void* buf = std::malloc(sizeof(T));
11            if(!buf) return 0;
12            return new(buf) T;     //定位new表达式，见《C++ primer�?.4.5�Q?nbsp;cuigang
13       }
14 };
15 template <class T>
16 struct PrototypeCreator{
17       PrototypeCreator(T* pObj =0):pPrototype_(pObj){}
18       T* Create(){
19             return pPrototype_? pPrototype_->Clone():0;
20       }
21       T* GetPrototype(){ return pPrototype_;}
22       void SetPrototype(T* pObj){pPrototype_ = pObj;}
23 private:
24       T* pPrototype_;
25 };
26

�q�些实作出来的policy�U�Cؓpolicy classes�Q�这个东西�ƈ不意图被单独使用�Q�它们主要用于��承或被内含于其它classes�?br>
一个类以复合或�l�承的方式��用先前定义的三个classes之一�Q�例�?br>

1 //Library code
2 template <class CreationPolicy>
3 class WidgetManager : public CreationPolicy{};

如果class采用一个或多个policies�Q�我们称为hosts或host classes�?br>
客户端如此实例化�Q?br>

1 //Application code
2 typedef WidgetManager< OpNewCreator<widget> > MywidgetMgr;

让我们分析整个来龙去脉。无��Z��Ӟ��当一个MywidgetMgr对象需要��生一个widget对象�Ӟ��它便调用它的policy子对象OpNewCreator所提供的Createv()。选择“生成�{�略”�Q�Creation policy�Q�是WidgetManager使用者的权利。藉��p��L��设计�Q�可以让WidgetManager使用者自行装配他所需要的��?br>
�q�便是Policy-based class的设计主旨�?br>
==============================

1 template <class T>
2 void* buf = std::malloc(sizeof(T));
3 void* buf = (void*)new T;

当T为基�c�，��h��z��c�L��Q�两者申��L��内存大小是不一致的�Q�sizeof(T)不包�?virtual table 的大��?br>——钟�?br>
//////////////////////////////
钟遥�q�虑了，以下代码

1 struct base{
2         int x;
3         base(){
4                 std::cout<< "create a base."<<std::endl;
5         }
6         virtual void foo(){
7                 std::cout<<"call base"<<std::endl;
8         };
9 };
10 struct test : public base{
11         int y;
12         test(){
13                 std::cout<< "create a test."<<std::endl;
14         }
15         virtual void foo(){
16                 std::cout<<"call test."<<std::endl;
17         }
18         void foo2(){};
19 };
20 /////////////////////////
21         int a = sizeof(test);
22         int b = sizeof(base);
23         std::cout<<"sizeof(test)="<< a << ", "<<"sizeof(base)=" << b << endl;
24         base* pa = new base;
25         base* pb = new test;
26         std::cout<<"---------"<<endl;
27         base* ppa = (base*)malloc(sizeof(base));
28         base* ppb = (base*)malloc(sizeof(test));
29         std::cout<<"---------"<<endl;
30         new(ppa) base;
31         new(ppb) test;
32         pa->foo();
33         pb->foo();
34         ppa->foo();
35         ppb->foo();

输出�l�果�Q?br>

1 sizeof(test)=12, sizeof(base)=8
2 create a base.
3 create a base.
4 create a test.
5 ---------
6 ---------
7 create a base.
8 create a base.
9 create a test.
10 call base
11 call test.
12 call base
13 call test.

cuigang 2007-12-17 21:41 发表评论

cuigang — Thu, 13 Dec 2007 16:16:00 GMT

�W�一��?技�?/p>

1 ��Z��Policy的Class设计

1.1 软�g设计的多��h�?/p>

专业软�g设计师与新手的最大不同在于，前者知道什么可以有效运作，什么不可以。�Q何设计结构上的问题，都有许多合适的解法�Q�然而它们各有不同规格�ƈ且各有优�~�点�Q�对眼前的问题可能合适也可能不合适。白板上可接受的�Ҏ��Q�不一定真有实用�h倹{�?/p>

设计一个��Y件系�l�很困难�Q�因为它不断要求你做抉择。而程序设计犹如�h生，抉择是困隄��?/p>

1.2 全功能型接口的失�?/p>

庞大的classes不能视�ؓ成功�Q�因为它们会��D��沉重的学习负��P��q�且�?#8220;非必要之大规�?#8221;們֐��Q��得代码远比手工制作还慢�?/p>

理想上，一个良好的设计应该在编译期强制表现出大部分constraints�Q�约束条件、规范）�?/p>

1.3 多重�l�承是救世主�Q?/p>

藉由多重�l�承来组合多��功能，会��生如下问题：

a.关于技术（mechanics�Q�。目前�ƈ没有一成不变即可套用的代码�Q�可以在某种受控情况下将�l�承而来的classes�l�合�Q�assemble�Q��v来。大多数时候你得小心协调��承而来的classes的运转，让它们得到所需的行为�?/p>

b.关于型别信息�Q�Type information�Q�。Base classes�q�没有��够的型别信息来��l�完成它们的工作�?/p>

c.关于状态处理（state manipulation�Q�。base classes实作之各�U�行为必��L��作相同的state�Q�数据）。这意味着它们必须虚��承一个持有该state的base class。由于��L��由user classes�l�承library classes�Q�而非反向�Q�，�q�会使设计更加复杂而且变得没有�Ҏ��?/p>

1.4 Templates带来曙光

templates是一�U�很适合“�l�合各种行�ؓ”的机�Ӟ��主要因�ؓ它们�?#8220;依赖使用者提供的型别信息”�q�且“在编译期才��?#8221;的代码�?/p>

和一般的class不同�Q�class templates可以以不同的方式定制。（举例特化�Q?/p>

�Ҏ��q�者，对于带有多个参数的class templates�Q�你可以采用partial template specialization�Q�偏特化�Q�。（举例�Q?/p>

template的编译期�Ҏ��以�?#8220;可互相组�?#8221;�Ҏ��，使它在设计期非常引�h注目。然而一旦你开始尝试实作这些设计，你会遭遇一些不是那么浅白的问题�Q?/p>

a.你无法特化结构，你只能特化其成员函数�?/p>

b.成员函数的特化�ƈ不能“依理扩张”。（�q�里指成员函��C��h��偏特化行为，cuigang�Q?/p>

c.�E�序库撰写者不能够提供多笔�~�省倹{�?/p>

多重�l�承和templates两者互补，如果我们��templates和多重��承组合�v来，��会产生非常具弹性的讑֤��Q�device�Q�，应该很适合用来产生�E�序库中�?#8220;设计元素”�Q�design elements�Q��?/p>

cuigang 2007-12-14 00:16 发表评论