Question

我听说很多人都说 C ++模板非常强大。我似乎仍然不理解使用它们而不是使用继承的优点。

由于我主要是一名Java开发人员，认为泛型和模板是同一件事，但相应于Wikipedia：

虽然C ++模板，Java泛型和.NET泛型通常被认为是相似的，但泛型只是模仿C ++模板的基本行为。

我也想知道是否使用模板可以使用类而不是模糊代码？

Answer 1

模板和继承履行不同的角色，而且非常罕见你可以在哪里选择。一个非常简单的描述应该是模板提供了不同的通用实现接口，其中继承为其提供通用接口不同的实现。在他们通常的角色中，模板强制执行编译时类型系统的不变量;考虑一些预模板库，其中Vector只能包含Object*，一切都必须来自Object（你必须把东西装箱比如int）。将int插入向量，然后尝试读取 double，是一个运行时错误（或简称为未定义的行为）比编译时错误。

我不同意维基百科的引用：技术上，C ++模板和Java模板几乎不相关。 Java模板的目标是在类型上提供不变量的编译时强制系统，这也是C ++模板的重要用途之一，但是使用的机制完全不相关，C ++模板也可以也用于其他目的。

最后，如果你正在使用一个简单的类会做的模板这份工作，你在滥用模板。仅仅因为C ++有模板并不意味着你应该让每个类都成为一个模板。

Answer 2

模板在编译时发生。继承发生在运行时。你可以在编译时捕获模板的错误，你必须对继承进行单元测试（然后希望你不要错过它们）。此外，模板比继承更清晰，更流畅。

考虑Java中List的简单情况。如果你有一个只应包含的List，我不知道，客户，但如果实际上它拥有一堆Object引用，你不能保证它不包含一堆动物或DatabaseConnections，当你得到它，你必须投，它可以扔。泛型保证正确的结果，不需要演员表。如果你写了一个试图在这里插入一些不属于的东西的bug，你的编译器会抛出一个拟合。这种安全级别远远高于多态性所能提供的级别。

此外，模板（在C ++中）可以接受除类型之外的参数，例如整数类型，可以执行编译时类型内省，以及那种事情。模板的可能性大大超过了继承的可能性，而且它也更加安全和快捷。

最后，使用模板，您不必显式继承。如果我想提供operator+，我是否必须继承Addable？不，模板会自动提取。这比必须明确指定我可以继承的每个功能更加可维护，因为当新库出现时，我不必更改我的代码以继承其Addable接口。在C ++中，我不必从Callable接口继承以允许使用boost::function，即使它是在我的函数对象编写之后开发的。 Java永远不会用继承做到这一点。你怎么可能开发一个可以处理可变数量的参数而没有泛型的类？写一个Callable1，Callable2，Callable3接口？

考虑另一个简单的例子。假设我想将两个对象一起添加，然后用最终对象减去结果。如果您有一个IAddable接口，您怎么可能指定加法运算的结果是可以减去的？并且可以减少什么 - 我当然希望这不是另一个参数？您基本上必须为每个复杂用例编写一个新接口。另一方面，模板会一直保持其类型信息，因此，如果我执行的操作不止一次，结果就不会丢失信息。

这些基本上与静态和动态类型相同，有效地，模板是静态的，继承是动态的。与动态类型相比，静态类型明显更快，更不容易出错。

Answer 3

在过去，你会使用：

 List myList = new ArrayList();
 myList.add(new String("Hello"));
 ....

 String myString = (String) myList.get(0);

如果您在列表中插入不同类型的值，则只能在检索对象时找到，而不会知道实际失败的位置（插入错误类型的对象）。

现在，你这样做：

 List<String> myList = new ArrayList<String>();

并且在错误发生的地方抛出错误。

这已经被“过去”控制了，但它涉及扩展ArrayList或创建一个包装器，因此它只接受有效的类;泛型简化了很多。

Answer 4

我...认为泛型和模板是同一个东西

实际上他们几乎是两极。 C ++模板生成新类型。 Java Generics限制现有类型。粉笔和奶酪真的。他们有类似的语法，这有点不幸。

Answer 5

模板还有助于元编程 - 一种可用于生成编译时代码（循环，多函数，递归，编译时计算等），静态断言实现，限制仅适用于特定类的类的技术type（比如int，或者定义了一些运算符/方法）。

虽然对于初学者来说元编程很难理解和适应，但是已经被广泛使用，特别是在Boost中。

Answer 6

继承是不够的。作为示例，请考虑std::vector（或者可能更相关，std::vector<T>）。它为您提供了一个在编译时类型安全（对于任何T）的容器类。继承是不可能的。

Answer 7

如果你有一个类型不可知的方法，如（p-code）

void add (object lhs, object rhs)

你会如何正确实施？ lhs和rhs可能是一切，甚至不能保证两者属于同一类型，所以如果你称之为

add ("foo@example.com", 3)
add (std::vector<int>, std::pair<Foo, float>() )
add (add, add)

使用模板/泛型，您可以是显式的（p代码）

template <PARAM_TYPE>
void add (PARAM_TYPE lhs, PARAM_TYPE rhs)

这也意味着您可以保护类型安全。

这只是多态性不会削减的众多例子之一。此外，泛型与模板实际上并不相同，因此实际上很难给出一个很好的定制答案。

运行时调度（虚拟功能等）也总是带来潜在成本。通过C ++模板的专用代码只是为了你所称的实例化，即没有额外的性能成本。代码膨胀是微不足道的，因为C ++模板是懒惰地实例化的（只有你真正称之为发送到实际代码的东西）并且不是手动专用（“重载”）代码的字节。

C ++世界不仅仅包含OOP [-dynamic polymorphism]。

为什么需要模板/泛型？遗产不够吗？

7 个答案: