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用匯編的眼光看C++(之缺省模板、特化模板)

編輯:C++入門知識

 

【 聲明:版權所有,歡迎轉載,請勿用於商業用途。  聯系信箱:feixiaoxing @163.com】

 

 

 

 

    缺省函數是C++的一個基本特色。缺省函數定義比較簡單,也就是說,對於函數的某一個輸入參數或者幾個輸入參數,如果你沒有特定的數值的話,那我們就會用缺省的數據進行代替。如果你在調用的過程中使用了自己的數據,那麼缺省數據將被我們自己定義的數據覆蓋。下面就是一個缺省函數的示例:

 

 

int  add(int m, int n = 10) 

    return m + n; 

int  add(int m, int n = 10)

{

       return m + n;

}     如果調用呢,有什麼區別?

 

 

262:      int p = add(2); 

00401488   push        0Ah 

0040148A   push        2 

0040148C   call        @ILT+15(add) (00401014) 

00401491   add         esp,8 

00401494   mov         dword ptr [ebp-4],eax 

263:      p = add(3, 4); 

00401497   push        4 

00401499   push        3 

0040149B   call        @ILT+15(add) (00401014) 

004014A0   add         esp,8 

004014A3   mov         dword ptr [ebp-4],eax 

262:      int p = add(2);

00401488   push        0Ah

0040148A   push        2

0040148C   call        @ILT+15(add) (00401014)

00401491   add         esp,8

00401494   mov         dword ptr [ebp-4],eax

263:      p = add(3, 4);

00401497   push        4

00401499   push        3

0040149B   call        @ILT+15(add) (00401014)

004014A0   add         esp,8

004014A3   mov         dword ptr [ebp-4],eax

    可以從上面的代碼看到,如果單獨輸入一個數據2,那麼編譯器幫我們默認輸入了10;如果輸了的數據是3、4呢,那麼編譯器將用4代替默認的數據10。所以說,編譯器幫我們做了中間的替換和判斷工作。那麼回到我們今天討論的缺省模板類型上面,那會是什麼樣的情形呢?我們可以編寫一個范例:

 

 

template <typename type1, typename type2 = int> 

class data 

    type2 value; 

public: 

    data(type2 m): value(m) {} 

    ~data() {} 

}; 

template <typename type1, typename type2 = int>

class data

{

       type2 value;

public:

       data(type2 m): value(m) {}

       ~data() {}

};

    可以看到,我們在第二個參數使用了缺省類型int,那麼怎麼證明缺省類型可以使用呢?我們設計了下面一個測試用例:

 

 

239:      data<int, int> m(2); 

004013BD   push        2 

004013BF   lea         ecx,[ebp-10h] 

004013C2   call        @ILT+5(data<int,int>::data<int,int>) (0040100a) 

004013C7   mov         dword ptr [ebp-4],0 

240:      data<int> n(3); 

004013CE   push        3 

004013D0   lea         ecx,[ebp-14h] 

004013D3   call        @ILT+5(data<int,int>::data<int,int>) (0040100a) 

239:      data<int, int> m(2);

004013BD   push        2

004013BF   lea         ecx,[ebp-10h]

004013C2   call        @ILT+5(data<int,int>::data<int,int>) (0040100a)

004013C7   mov         dword ptr [ebp-4],0

240:      data<int> n(3);

004013CE   push        3

004013D0   lea         ecx,[ebp-14h]

004013D3   call        @ILT+5(data<int,int>::data<int,int>) (0040100a)

    上面的代碼定義了兩個臨時變量,其中第一個是m,輸入類型是int;第二個臨時變量是n,輸入類型是int和int。前面我們說過缺省類型是int,那麼第一個臨時變量m和第二個臨時變量n的構造函數地址應該是一樣的。那麼事實上兩者的構造函數是不是一樣的呢?我們可以查看兩者的函數地址,發現一個是0x0040100a,另外一個也是0x0040100a。范例證明我們的判斷是正確的。

 

    明白了上面的缺省模板構造,下面我們談一下特化模板。特化模板是什麼意思呢?其實並不復雜。因為模板類既然是通用模板,那麼其中的數據類型可以是任意數據類型,但是難免有一些數據類型(比如說指針),我們需要對其中的一些操作做一些細微的修改,但是這些小的修改在原來的模板定義上是無法做的。那麼怎麼辦?我們只好重新定義一種形式,它和模板類定義的名稱一致,但是形式稍有差別。我們可以編寫一個測試看看:

 

 

template <typename type> 

class data 

public: 

    data() {printf("normal!\n");} 

    ~data() {printf("~normal!\n");} 

}; 

 

template <> 

class data<int*> 

public: 

    data() {printf("point!\n");} 

    ~data() {printf("point!\n");} 

}; 

template <typename type>

class data

{

public:

       data() {printf("normal!\n");}

       ~data() {printf("~normal!\n");}

};

 

template <>

class data<int*>

{

public:

       data() {printf("point!\n");}

       ~data() {printf("point!\n");}

};

    上面的代碼定義了兩個類模板。但是兩者的名稱是一樣的,說明這兩個類定義的內容其實具有很大的相似性。第一種定義就是標准模板類的定義,第二中稍微復雜一點,使用缺省的int*,因為沒有使用到特定的type類型,所以此時template後面的內容為空。那麼怎麼判斷這兩個類都是可以正常使用的呢?大家可以看看下面的范例:

 

 

249:      data<int> p; 

004013BD   lea         ecx,[ebp-10h] 

004013C0   call        @ILT+45(data<int>::data<int>) (00401032) 

004013C5   mov         dword ptr [ebp-4],0 

250:      data<int*> q; 

004013CC   lea         ecx,[ebp-14h] 

004013CF   call        @ILT+35(data<int *>::data<int *>) (00401028) 

251:  } 

249:      data<int> p;

004013BD   lea         ecx,[ebp-10h]

004013C0   call        @ILT+45(data<int>::data<int>) (00401032)

004013C5   mov         dword ptr [ebp-4],0

250:      data<int*> q;

004013CC   lea         ecx,[ebp-14h]

004013CF   call        @ILT+35(data<int *>::data<int *>) (00401028)

251:  }

    我們發現,第一個函數的call地址是0x00401032,第二個地址為0x00401028。但是這說明不了什麼,因為第二個地址完全也可能是第一個模板類引申的。我們應該跟到每一個函數裡面(其實這裡的地址在VC下都是跳轉地址)。

 

    第一個變量的實際進入函數如下所示:

 

 

234:      data() {printf("normal!\n");} 

00401340   push        ebp 

00401341   mov         ebp,esp 

00401343   sub         esp,44h 

00401346   push        ebx 

00401347   push        esi 

00401348   push        edi 

00401349   push        ecx 

0040134A   lea         edi,[ebp-44h] 

0040134D   mov         ecx,11h 

00401352   mov         eax,0CCCCCCCCh 

00401357   rep stos    dword ptr [edi] 

00401359   pop         ecx 

0040135A   mov         dword ptr [ebp-4],ecx 

0040135D   push        offset string "normal!\n" (0042607c) 

00401362   call        printf (00401540) 

00401367   add         esp,4 

0040136A   mov         eax,dword ptr [ebp-4] 

0040136D   pop         edi 

0040136E   pop         esi 

0040136F   pop         ebx 

00401370   add         esp,44h 

00401373   cmp         ebp,esp 

00401375   call        __chkesp (004023b0) 

0040137A   mov         esp,ebp 

0040137C   pop         ebp 

0040137D   ret 

234:      data() {printf("normal!\n");}

00401340   push        ebp

00401341   mov         ebp,esp

00401343   sub         esp,44h

00401346   push        ebx

00401347   push        esi

00401348   push        edi

00401349   push        ecx

0040134A   lea         edi,[ebp-44h]

0040134D   mov         ecx,11h

00401352   mov         eax,0CCCCCCCCh

00401357   rep stos    dword ptr [edi]

00401359   pop         ecx

0040135A   mov         dword ptr [ebp-4],ecx

0040135D   push        offset string "normal!\n" (0042607c)

00401362   call        printf (00401540)

00401367   add         esp,4

0040136A   mov         eax,dword ptr [ebp-4]

0040136D   pop         edi

0040136E   pop         esi

0040136F   pop         ebx

00401370   add         esp,44h

00401373   cmp         ebp,esp

00401375   call        __chkesp (004023b0)

0040137A   mov         esp,ebp

0040137C   pop         ebp

0040137D   ret

    那麼,第二個變量呢,同樣需要跟入函數:

 

 

242:      data() {printf("point!\n");} 

00401430   push        ebp 

00401431   mov         ebp,esp 

00401433   sub         esp,44h 

00401436   push        ebx 

00401437   push        esi 

00401438   push        edi 

00401439   push        ecx 

0040143A   lea         edi,[ebp-44h] 

0040143D   mov         ecx,11h 

00401442   mov         eax,0CCCCCCCCh 

00401447   rep stos    dword ptr [edi] 

00401449   pop         ecx 

0040144A   mov         dword ptr [ebp-4],ecx 

0040144D   push        offset string "point!\n" (00426074) 

00401452   call        printf (00401540) 

00401457   add         esp,4 

0040145A   mov         eax,dword ptr [ebp-4] 

0040145D   pop         edi 

0040145E   pop         esi 

0040145F   pop         ebx 

00401460   add         esp,44h 

00401463   cmp         ebp,esp 

00401465   call        __chkesp (004023b0) 

0040146A   mov         esp,ebp 

0040146C   pop         ebp 

0040146D   ret 

242:      data() {printf("point!\n");}

00401430   push        ebp

00401431   mov         ebp,esp

00401433   sub         esp,44h

00401436   push        ebx

00401437   push        esi

00401438   push        edi

00401439   push        ecx

0040143A   lea         edi,[ebp-44h]

0040143D   mov         ecx,11h

00401442   mov         eax,0CCCCCCCCh

00401447   rep stos    dword ptr [edi]

00401449   pop         ecx

0040144A   mov         dword ptr [ebp-4],ecx

0040144D   push        offset string "point!\n" (00426074)

00401452   call        printf (00401540)

00401457   add         esp,4

0040145A   mov         eax,dword ptr [ebp-4]

0040145D   pop         edi

0040145E   pop         esi

0040145F   pop         ebx

00401460   add         esp,44h

00401463   cmp         ebp,esp

00401465   call        __chkesp (004023b0)

0040146A   mov         esp,ebp

0040146C   pop         ebp

0040146D   ret

    看到上面的函數,大家應該明白了兩者調用的構造函數並不一樣。所以說,特化模板通常就是為了那些特殊的數據類型准備的。這樣我們使用者在使用模板的時候就沒有什麼顧慮了,可以忽略各個數據類型處理上的差別了。當然,特化模板因為考慮了特殊模型數據,使得我們的代碼更加完畢,更加健壯了,建議在設計模板的時候適當多使用。

 

 

 

 

思考題:

 

    (1)模板類第一個type可以缺省嗎?為什麼會這麼考慮?

 

    (2)下面的代碼在vc 6.0和vc 2005上都能編譯過?為什麼呢?對於我們設計代碼有什麼思考呢?  (建議從兼容性上面考慮)

 

 

template <typename type> 

class data 

public: 

    data() {printf("normal!\n");} 

    ~data() {printf("~normal!\n");} 

}; 

 

template <typename type> 

class data <type*> 

public: 

    data() {printf("point!\n");} 

    ~data() {printf("point!\n");} 

}; 

template <typename type>

class data

{

public:

       data() {printf("normal!\n");}

       ~data() {printf("~normal!\n");}

};

 

template <typename type>

class data <type*>

{

public:

       data() {printf("point!\n");}

       ~data() {printf("point!\n");}

};

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