Question

我从here读了一篇有趣的文章/话题/讨论，我得到了以下问题：

Java / C＃泛型有哪些限制？
使用Java / C＃泛型无法实现的C ++模板有哪些功能？

修改1 Eric Lippert

提出的更多推荐问题

使用C＃泛型可以实现哪些模式，但使用C ++模板却无法实现？
C＃的真正泛型类型和Java类型擦除泛型类型之间有什么区别？

Answer 1

首先，您可能需要阅读my 2009 article on this subject。

C ++模板和C＃泛型之间的主要区别在于，C ++模板实际上在构建模板时完全重新编译代码。 C ++方法的优点和缺点很多：

PRO：您可以有效地创建约束，例如“类型参数T必须有一个加法运算符”;如果代码中包含几个相互添加的Ts，那么如果使用不允许添加的类型参数构造模板，模板将无法编译。
CON：您可能会意外地创建未记录的约束，例如“类型参数T必须具有加法运算符”。

在C＃中你必须说哪些约束对用户有帮助，但是你只限于一小部分可能的约束：接口，基类，值与引用类型和默认构造函数约束，就是这样。

PRO：对于两种不同的结构，语义分析可能完全不同。如果你想要，那就太棒了。
CON：对于两种不同的结构，语义分析可能完全不同。如果你不想那样，这就是等待发生的错误。

在C＃中，无论构造类型的次数是多少次，语义分析都是完成，因此需要使用符合约束条件的任何类型参数，而不仅仅是实际提供的类型参数。

PRO：您只生成完全符合您需要的构造的代码。

CON：您为所使用的所有构造生成代码。

模板可能会导致codegen变大。在C＃中，一般类型的IL生成一次，然后在运行时抖动为程序使用的所有类型执行codegen。这具有较小的性能成本，但由于抖动实际上仅为所有引用类型参数生成一次代码，因此可以稍微减轻这种影响。因此，如果您有List<object>和List<string>，则jitted代码仅生成一次并用于两者。相比之下，List<int>和List<short>会两次使用代码。

PRO：当您使用模板库时，您就拥有源代码。

CON：要使用模板库，您必须拥有源代码。

在C＃中，泛型类型是一流类型。如果将它们粘贴在库中，则可以在任何地方使用该库，而无需发送源代码。

最后：

PRO：模板允许模板元编程。

CON：新手难以理解模板元编程。

CON：模板系统实际上不允许某些类型拓扑在通用系统中非常简单。

例如，我想在C ++中很难做到这样的事情：

class D<T> { class S { } D<D<T>.S> ds; }

在C＃泛型中，没问题。在运行时，类型仅为所有引用类型参数构建一次。

但是在C ++模板中，当你D<int>时会发生什么？内部类型构造了D<D<int>.S>类型的字段，因此我们需要构造该类型。但是那种类型会构造一个D<D<D<int>.S>.S>类型的字段......依此类推到无穷大。

Answer 2

Java / C＃泛型有哪些限制？

Java泛型是有限的，因为不可能像C ++那样做一些技巧。

证明声明here是一个C ++示例，在Java中单独使用模板无法重现。

基于策略的编程是一种在编译时将（模板化）类的使用限制为继承的其他（可能的）模板类的方法。

编译时泛型与运行时泛型有什么关系？

协议是编译器知道关于类/模板的可能运行时行为的所有内容，因此它可以使用C＃/ Java /任何运行时环境/编译器进行（目前）不可能的大量优化。

另一个好处是编译器可以确保模板组合的实例化是有效的，这意味着当程序员想要实例化时，不可能像Java / C＃中那样发生运行时错误。具有无效组合的新对象。

C ++泛型的缺点是什么？

缺点是模板读取，理解和调试变得非常复杂。这可能是Java开发人员不希望在某种语言中拥有这样一种野兽的原因之一。

使用Java / C＃泛型不可能使用C ++ Generics有什么可能？

在C ++中可以使用其他模板作为模板参数，这在C＃/ Java中是不可能的，并且允许使用模板元编程等优雅技巧。

Answer 3

Java Generics的动机始终是提供类型安全性，同时保持向后兼容性。 Sun通过添加类型检查然后在编译过程中删除泛型类型来实现泛型。代码如：

// This applies to JDK 1.5, so I won't use <>.
List<Number> list = new ArrayList<Number>();
list.add(2.0);
list.add(-2);
list.add(new BigDecimal("1.23456789");

相当于

List list = new ArrayList();
Double temp = new Double(2.0); // boxing
if (!temp instanceof Number) throw new ClassCastException();
list.add(temp);
// Similar for -2 and the BigDecimal.

不知道列表的类型使其成为运行时类，但编译器可能会删除一些instanceof作为安全。

由于编译器没有将泛型类型写入已编译的类文件中，因此上面的list.getClass() == ArrayList.class中没有像C ++中那样的模板特化。 List<Boolean>无法打包成一系列位。所有泛型类型都是类型，与C ++中的模板不同，如：

template<int length, int time, int mass>
class measurement {...}

可用于尺寸分析，并防止人们增加区域长度。

Answer 4

根据MSDN，C＃泛型和C ++模板之间的主要区别是：

C＃泛型不提供与C ++模板相同的灵活性。例如，虽然可以调用用户定义的运算符，但是不可能在C＃泛型类中调用算术运算符。
C＃不允许非类型模板参数，例如模板C {}。
C＃不支持显式专业化;也就是说，特定类型的模板的自定义实现。
C＃不支持部分特化：类型参数子集的自定义实现。
C＃不允许将type参数用作泛型类型的基类。
C＃不允许类型参数具有默认类型。
在C＃中，泛型类型参数本身不能是通用的，尽管构造的类型可以用作泛型。 C ++确实允许模板参数。

然而，在某些情况下，您可以使用扩展方法解决其中一些问题。

可能使用C ++泛型，无论是C＃泛型还是Java泛型：真正的模板元编程（在编译时图灵完成）。

#include <iostream>
template<unsigned U>
struct Fac{ enum { value = U * Fac<U-1>::value};};
template<>
struct Fac<0>{ enum { value = 1};};
template<unsigned U>
struct Fib{ enum {value = (Fib<U-1>::value + Fib<U-2>::value)};};
template<>
struct Fib<0>{ enum {value = 0};};
template<>
struct Fib<1>{ enum {value = 1};};
template<unsigned U>
void show(){
    show<U-1>();
    std::cout << "Fib(" << U << ")=" << Fib<U>::value << "\t" << "Fac(" << U << ")=" << Fac<U>::value << std::endl;
}
template<>
void show<0>(){}

int main(int argc, char** argv){
    show<12>();
}

http://ideone.com/Gdf3W

修改

C ++标准在C#和Java时没有对类型参数的限制。 Boost有类似的东西（Boost Concept Check Library）。但是从C ++ 11开始，你现在可以使用<type_traits>来获得类似的东西。

C ++模板和Java / C＃泛型之间有什么区别？有什么限制？

4 个答案:

Java / C＃泛型有哪些限制？

使用Java / C＃泛型不可能使用C ++ Generics有什么可能？