C++中泛型使用導致的膨脹問題
博主從事C++軟件開發多年，由于之前的開發環境都是資源充足的服務器，不用考慮磁盤空間的問題。最近打算在智能家居主機的嵌入式平臺上使用C++進行開發。FLASH存儲空間有限，這是必須要考慮的因素，一定要重視。
如下定義兩個list，元素類型不同：
list<int> l1;
list<string> l2;
如果是用C語來做應該怎么辦？它會對應list寫一套代碼，再對list寫一套。每套都有相同的成員函數，只是變量類型各自不同罷了。
下面是list<int>的C語言實現方式：
//! code-1
struct list_int_item {
int value;
struct list_int_item *next;
};
struct list_int {
struct list_int_item *head;
size_tsize;
};
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list<string>的C語言實現方式：
//! code-2
struct list_string_item {
string value;
struct list_string_item *next;
};
struct list_string {
struct list_string_item *head;
size_tsize;
};
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);
...
兩者之間就是類型的差別。所以很多時間，在C語言中我們就用宏來替代它的類型，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_tsize;
};
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);
...
然后在頭文件中是這樣定義list<double>的：
//! code-4
LIST_DECLARE(double)
所以，泛型產生冗余代碼是無法避免的，至少用C來做這樣的泛型也是無法避免的。
既然無法避免的，那就看看怎么盡可能以避免上述的問題。在《Effective C++》中有一章節專門提到：不要在模板中使用不必要的參數。因為每一個不同的參數編譯器都會為之生成一套相應的代碼。
如果代碼中只有一種數據類型，就算用該類型定義了多個變量，編譯器是不是只會生成一套相關的代碼？（應該是這樣的）。
寫個例子對比一下：（省略不必要的代碼）
test1.cpp，里面只有map<int, string>，但定義了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，與test1.cpp相比，里面有三個類型：
//! 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));
結果，編譯出來的可執行文件大小比較：
[hevake_lcj@Hevaketmp]$ lltest1test2
-rwxrwxr-x. 1 18784 Mar 19 22:01 test1
-rwxrwxr-x. 1 35184 Mar 19 22:03 test2
test2比test1大一倍，原因不用多說。
還有一個問題：指針是不是被認為是一個類型？
上面的list<int>與list<string>不能共用同一套代碼，根據的原因是因為int與string這兩種類型在空間大小與賦值的方式上都是不同的。所以，必須生成兩套代碼來實現。
而指針，不管是什么指針，它們都是一樣的。我們可以用void*代表所有的指針類型。
于是我們將上面的代碼改改，再測試一下：
//! 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")));
與
//! 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)));
結果是這樣的：
-rwxrwxr-x. 1 18736 Mar 19 23:05 test1
-rwxrwxr-x. 1 35136 Mar 19 23:05 test2
預期的結果test1與test2相差不多，但從結果上看并沒有什么優化，結果有點令人失望～
思考：C++有沒有什么參數可以優化這個？
如果沒有，為了節省空間，我們只能將所有的指針統一定義成void*類型了，在使用時再強制轉換。
//! 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;
如上代碼是將code-8的基礎上，將所有的指定都定義成了void*，在使用的時候用static_cast進行強制轉換成對應的指針類型。
如此得到的代碼大小與code-7的比較，只多了16個字節。
但這種做法是很不可取的，必須用void*指針之后，編譯器不再對類型進行檢查，很容易把類型搞混淆。
最好還是編譯器支持指針泛型的優化吧！
來自：http://blog.jobbole.com/109473/