Rumah > Artikel > hujung hadapan web > C++中泛型使用导致的膨胀问题
前几天,博主看了一篇文章抨击C++的泛型会导致生成的可执行文件代码臃肿。
博主从事C++软件开发多年,由于之前的开发环境都是资源充足的服务器,不用考虑磁盘空间的问题。最近打算在智能家居主机的嵌入式平台上使用C++进行开发。FLASH存储空间有限,这是必须要考虑的因素,一定要重视。
如下定义两个list,元素类型不同:
list<int> l1; list<string> l2;
如果是用C语来做应该怎么办?它会对应listbd43222e33876353aff11e13a7dc75f6写一套代码,再对list98c455a79ddfebb79781bff588e7b37e写一套。每套都有相同的成员函数,只是变量类型各自不同罢了。
下面是listbd43222e33876353aff11e13a7dc75f6的C语言实现方式:
//! code-1struct list_int_item { int value; struct list_int_item *next; };struct list_int { struct list_int_item *head; size_t size; }; void list_int_insert(struct list_int *p, int value);int list_int_sort(struct list_int *p);bool list_int_empty(struct list_int *p); ...
下面是list98c455a79ddfebb79781bff588e7b37e的C语言实现方式:
//! code-2 struct list_string_item { string value; struct list_string_item *next; }; struct list_string { struct list_string_item *head; size_t size; }; void list_string_insert(struct list_int *p, string value); int list_string_sort(struct list_int *p); bool list_string_empty(struct list_int *p); ...
两者之间就是类型的差别。所以很多时间,在C语言中我们就用宏来替代它的类型,如下:
//! code-3 #define LIST_DECLARE(TYPE) \ struct list_##TYPE##_item { \ TYPE## value; \ struct list_##TYPE##_item *next; \ }; \ \ struct list_##TYPE { \ struct list_##TYPE##_item *head; \ size_t size; \ }; \ \ void list_##TYPE##_insert(struct list_##TYPE *p, ##TYPE## value); \ int list_##TYPE##_sort(struct list_##TYPE *p); \ bool list_##TYPE##_empty(struct list_##TYPE *p); \ ...
然后在头文件中是这样定义list229a20c20174f89abe8fab2ad31639d8的:
//! code-4 LIST_DECLARE(double)
所以,泛型产生冗余代码是无法避免的,至少用C来做这样的泛型也是无法避免的。
既然无法避免的,那就看看怎么尽可能以避免上述的问题。在《Effective C++》中有一章节专门提到:不要在模板中使用不必要的参数。因为每一个不同的参数编译器都会为之生成一套相应的代码。
如果代码中只有一种数据类型,就算用该类型定义了多个变量,编译器是不是只会生成一套相关的代码?(应该是这样的)。
写个例子对比一下:(省略不必要的代码)
test1.cpp,里面只有mapd0cb00eb53176e0fb76e0d413b9941f1,但定义了m1, m2, m3。
//! code-5 map<int, string> m1; map<int, string> m2; map<int, string> m3; m1.insert(std::make_pair(1, "hello")); m2.insert(std::make_pair(1, "hi")); m3.insert(std::make_pair(1, "lichunjun"));
test2.cpp,与test1.cpp相比,里面有三个类型:
//! code-6 map<int, string> m1; map<int, double> m2; map<int, int> m3; m1.insert(std::make_pair(1, "hello")); m2.insert(std::make_pair(1, 1.2)); m3.insert(std::make_pair(1, 44));
结果,编译出来的可执行文件大小比较:
[hevake_lcj@Hevake tmp]$ ll test1 test2 -rwxrwxr-x. 1 18784 Mar 19 22:01 test1 -rwxrwxr-x. 1 35184 Mar 19 22:03 test2
test2比test1大一倍,原因不用多说。
还有一个问题:指针是不是被认为是一个类型?
上面的listbd43222e33876353aff11e13a7dc75f6与list98c455a79ddfebb79781bff588e7b37e不能共用同一套代码,根据的原因是因为int与string这两种类型在空间大小与赋值的方式上都是不同的。所以,必须生成两套代码来实现。
而指针,不管是什么指针,它们都是一样的。我们可以用void*代表所有的指针类型。
于是我们将上面的代码改改,再测试一下:
//! code-7 map<int, string*> m1; map<int, string*> m2; map<int, string*> m3; m1.insert(std::make_pair(1, new string("hello"))); m2.insert(std::make_pair(1, new string("hi"))); m3.insert(std::make_pair(1, new string("lichunjun")));
与
//! code-8 map<int, string*> m1; map<int, double*> m2; map<int, int*> m3; m1.insert(std::make_pair(1, new string("hello"))); m2.insert(std::make_pair(1, new double(1.2))); m3.insert(std::make_pair(1, new int(44)));
结果是这样的:
-rwxrwxr-x. 1 18736 Mar 19 23:05 test1 -rwxrwxr-x. 1 35136 Mar 19 23:05 test2
预期的结果test1与test2相差不多,但从结果上看并没有什么优化,结果有点令人失望~
思考:C++有没有什么参数可以优化这个?
如果没有,为了节省空间,我们只能将所有的指针统一定义成void*类型了,在使用时再强制转换。
//! code-9 map<int, void*> m1; map<int, void*> m2; map<int, void*> m3; m1.insert(std::make_pair(1, new string("hello"))); m2.insert(std::make_pair(1, new double(1.2))); m3.insert(std::make_pair(1, new int(44))); cout << *static_cast<string*>(m1[1]) << endl; cout << *static_cast<double*>(m2[1]) << endl; cout << *static_cast<int*>(m3[1]) << endl;
如上代码是将code-8的基础上,将所有的指定都定义成了void*,在使用的时候用static_cast进行强制转换成对应的指针类型。
如此得到的代码大小与code-7的比较,只多了16个字节。
但这种做法是很不可取的,必须用void*指针之后,编译器不再对类型进行检查,很容易把类型搞混淆。