Boost中应用的泛型编程技术C++MFC

作为泛型编程的一个简单例子，让我们看一下在C库中如何让memcpy()函数泛型化。一种实现方法可能是这样的：

void*memcpy(void*region1,constvoid*region2,size_tn){constchar*first=(constchar*)region2;constchar*last=((constchar*)region2)+n;char*result=(char*)region1;while(first!=last)*result++=*first++;returnresult;}这个memcpy()函数已经在一定程度上进行了泛型化，采取的措施是使用void*，这样该函数就可以拷贝不同类型的数组。但如果我们想拷贝的数据不是放在数组里，而是由链表来存放呢？我们能不能扩展这个概念，让它可以拷贝任意的序列？看看memcpy()的函数体，这个函数对传入的序列有一个_最小需求_：它需要用某种形式的指针来遍历这个序列；访问指针正指向的元素；把元素写到目的地；比较指针以判断何时停止拷贝。C++标准库把这样的需求进行分组，称之为概念（concepts）。在这个例子中就有输入迭代器（对应于region1）和输出迭代器（对应于region2）这两个概念。

如果我们把memcpy()用函数模板重写，使用输入迭代器和输出迭代器作为模板参数来描述对序列的需求，我们就可以写出一个具有较高重用性的copy()函数：

templateOutputIteratorcopy(InputIteratorfirst,InputIteratorlast,OutputIteratorresult){while(first!=last)*result++=*first++;returnresult;}使用这个泛型的copy()函数，我们可以拷贝各种各样的序列，只要它满足了我们指定的需求。对外提供了迭代器的链表，比如std::list，也可以通过我们的copy()函数来拷贝：

templatestructiterator_traits{typedef...iterator_category;typedef...value_type;typedef...difference_type;typedef...pointer;typedef...reference;};该traits的value_type可以让泛型代码得知该迭代器所“指向”的是何种类型的数据；而iterator_category对迭代器的能力进行分类，针对不同类型的迭代器我们选择与之适应的最高效的算法。

标记分派和traits类的联系很紧密。分派所依据的属性（在这个例子中是iterator_category）一般都是通过traits类来取得。主advance()函数从iterator_traits中获得对应于该iterator的iterator_category，然后调用重载过的advance_dispach()函数。编译器依据作为参数传给advance_dispach()的iterator_category，选择合适的重载版本。标记只是一个极其简单的类，它的唯一任务就是为标记分派或者其它类似技术传递必要的信息。

namespacestd{structinput_iterator_tag{};structbidirectional_iterator_tag{};structrandom_access_iterator_tag{};namespacedetail{templatevoidadvance_dispatch(InputIterator&i,Distancen,input_iterator_tag){while(n--)++i;}templatevoidadvance_dispatch(BidirectionalIterator&i,Distancen,bidirectional_iterator_tag){if(n>=0)while(n--)++i;elsewhile(n++)--i;}templatevoidadvance_dispatch(RandomAccessIterator&i,Distancen,random_access_iterator_tag){i+=n;}}templatevoidadvance(InputIterator&i,Distancen){typenameiterator_traits::iterator_categorycategory;detail::advance_dispatch(i,n,category);}}5、适配器适配器是一种类模板，建立在其它类型之上，提供新的接口或者行为。标准库中就使用了适配器，比如std::reverse_iterator通过反转迭代器的递增/递减行为，适配了迭代器，还有std::stack，通过适配标准容器，提供一个简单的堆栈接口。

类型生成器的工作是依据它的模板参数合成新的类型[注]。类型生成器产生的新类型一般作为生成器中嵌套的typedef出现。用类型生成器的主要目的是为了让复杂的类型表达式显得更简单些。比如boost::filter_iterator_generator：

templatestructfilter_iterator_generator{typedefiterator_adaptor,Value,Reference,Pointer,Category,Distance>type;};看起来可真够复杂的。但现在生成一个合适的filteriterator可就容易多了，只需要写：

boost::filter_iterator_generator::type就行了。

对象生成器是一种函数模板，依据其参数产生新的对象。可以把它想象成泛型化的构造函数。有些情况下，欲生成的对象的精确类型很难甚至根本无法表示出来，这时对象生成器可就管用了。对象生成器的优点还在于它的返回值可以直接作为函数参数，而不像构造函数那样只有在定义变量时才会调用。Boost和标准库中用到的对象生成器大多都加了个前缀make_，比如std::make_pair(constT&,constU&)。

看看下面的例子：

structwidget{voidtweak(int);};std::vectorwidget_ptrs;通过把两个标准的对象生成器bind2nd和mem_fun合用，我们可以很轻松地tweak所有的widget：

voidtweak_all_widgets1(intarg){for_each(widget_ptrs.begin(),widget_ptrs.end(),bind2nd(std::mem_fun(&widget::tweak),arg));}如果不用对象生成器，上面的函数可能就得这样来实现：

voidtweak_all_widgets2(intarg){for_each(struct_ptrs.begin(),struct_ptrs.end(),std::binder2nd>(std::mem_fun1_t(&widget::tweak),arg));}表达式越复杂，就越需要缩短这些冗长的类型说明，对象生成器的好处也就越能显现。

策略类就是用来传递行为的模板参数。标准库中的std::allocator就是策略类，把内存管理的行为应用到标准容器中。

“策略类精确地反映了设计时的抉择。他们要么从其它类中继承，要么包含在其它类中。策略类在同样的句法结构上提供了不同的策略。使用策略的类把它用到的每一个策略都作为模板参数，这样，用户就可以自由地选择需要使用的策略。

策略类的强大在于它们能够自由地组合在一起。通过把策略类作为模板参数的办法来组合多种策略，代码量与使用的策略数只成线性关系。”

Andrei认为策略类的强大源于其小粒度和正交性。Boost在迭代适配器库中的策略类运用可能淡化了这一卖点。在这个库中，所有已适配的迭代器的行为都放在一个策略类里面。其实，Boost并不是开先河者。std::char_traits就是一个策略类，它决定了std::basic_string的行为，尽管它的名字叫traits而不叫policy。

注：因为C++缺少模板化的typedef，类型生成器可以作为其替代方案。