注:本文節選自我正在創作的第二本書《C++跨平台與框架開發》,其中一些措詞並未就博文進行調整,閱讀時請注意。
模板(template)為C++帶來了泛型編程的能力,但也帶來了使用難度。大體上,使用模板的三大動機分別是提高復用性、去除強制轉換和規避潛在錯誤。在此讓我們看一看規避錯誤的一個例子。
假設我們有圖 1所示的被簡化了的定時器管理模塊程序。從構造函數來看,它的三個參數分別指明了定時器的延時時間、回調函數和回調函數的參數,其中的回調函數是通過timer_callback_t類加以封裝的。當定時器到期時,它的fire()函數會被調用。間接地,fire()函數調用定時器所保存回調函數類對象的handle()函數。
- class timer_callback_t
- {
- virtual void handle (timer_t &_timer, timer_callback_arg_t *_p_arg) = 0;
- };
-
- class timer_t
- {
- public:
- timer_t (msecond_t _duration, timer_callback_t *_p_callback,
- timer_callback_arg_t *_p_callback_arg);
-
- private:
- void fire ()
- {
- p_callback_.handle (this, p_callback_arg_);
- }
-
- timer_callback_t *p_callback_;
- timer_callback_arg_t *p_callback_arg_;
- };
圖1
圖 2示例了如何使用定時器。首先,得針對定時器的用途通過派生timer_callback_t類實現相應的回調函數類。接著,在創建定時器時需實例化回調函數類。圖中foo()和bar()函數分別示例了兩種實例化回調函數類的方法,前者采用的是定義靜態類變量,後者采用的是通過new進行動態分配。
- class connect_timeout_callback_t: public timer_callback_t
- {
- void handle (timer_t &_timer, timer_callback_arg_t *_p_arg)
- {
- // do something here
- }
- };
-
- void foo ()
- {
- static connect_timeout_callback_t callback;
- timer_t *p_timer = new timer_t (100, &callback, 0);
- }
-
- void bar ()
- {
- connect_timeout_callback_t *p_callback = new connect_timeout_callback_t ();
- timer_t *p_timer = new timer_t (100, p_callback, 0);
- }
圖2
定時器模塊的實現使得在foo()和bar()函數中實例化回調函數類的方法需要注意一些點,否則容易犯錯。在foo()函數所使用的方法中,如果不小心忘記了將類變量定義成靜態的,會因為變量分配在棧上而最終導致程序出錯;在bar()函數中,如果忘記了將通過new分配獲得的內存用delete釋放,則會產生內存洩漏。能否通過設計避免這些潛在的問題呢?
圖3是對定時器管理模塊采用模板重寫後的程序。其中最大的變化是timer_t類的構造函數省去了指定回調函數類實例,且回調函數類和回調函數參數成為了兩個模板類型。另一個變化是,fire()函數中通過定義靜態變量的方式實例化回調函數類。
- template <typename T_CALLBACK, typename T_CALLBACK_ARG>
- class timer_callback_t
- {
- virtual void handle (timer_t <T_CALLBACK, T_CALLBACK_ARG> &_timer,
- T_CALLBACK_ARG _arg) = 0;
- };
-
- template <typename T_CALLBACK, typename T_CALLBACK_ARG>
- class timer_t
- {
- public:
- timer_t (msecond_t _duration, T_CALLBACK_ARG _callback_arg);
-
- private:
- void fire ()
- {
- static T_CALLBACK callback;
- callback.handle (*this, callback_arg_);
- }
-
- T_CALLBACK_ARG callback_arg_;
- };
圖3
圖4示例說明了新實現下如何使用一個定時器。很顯然,我們通過模板將一些潛在問題通過內部化的方式給規避了。
- class connect_timeout_callback_t:
- public timer_callback_t <connect_timeout_callback_t, void *>
- {
- void handle (timer_t <connect_timeout_callback_t, void *> &_timer, void *_arg)
- {
- // do something here
- }
- };
-
- void foo ()
- {
- timer_t <connect_timeout_callback_t, void *> *p_timer =
- new timer_t < connect_timeout_callback_t, void *> (100, 0);
- }
圖4