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用汇编的眼光看C++(之缺省模板、特化模板)

2011-10-06

【 声明:版权所有,欢迎转载,请勿用于商业用途。 联系信箱:feixiaoxing @163.com】 缺省函数是C++的一个基本特色。缺省函数定义比较简单,也就是说,对于函数的某一个输入参数或者几个输入参数,如果你没...

【 声明:版权所有,欢迎转载,请勿用于商业用途。 联系信箱:feixiaoxing @163.com】

缺省函数是C++的一个基本特色。缺省函数定义比较简单,也就是说,对于函数的某一个输入参数或者几个输入参数,如果你没有特定的数值的话,那我们就会用缺省的数据进行代替。如果你在调用的过程中使用了自己的数据,那么缺省数据将被我们自己定义的数据覆盖。下面就是一个缺省函数的示例:

int add(int m, int n = 10)

{

return m + n;

}

int add(int m, int n = 10)

{

return m + n;

} 如果调用呢,有什么区别?

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

可以从上面的代码看到,如果单独输入一个数据2,那么编译器帮我们默认输入了10;如果输了的数据是3、4呢,那么编译器将用4代替默认的数据10。所以说,编译器帮我们做了中间的替换和判断工作。那么回到我们今天讨论的缺省模板类型上面,那会是什么样的情形呢?我们可以编写一个范例:

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,我们在第二个参数使用了缺省类型int,那么怎么证明缺省类型可以使用呢?我们设计了下面一个测试用例:

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)

上面的代码定义了两个临时变量,其中第一个是m,输入类型是int;第二个临时变量是n,输入类型是int和int。前面我们说过缺省类型是int,那么第一个临时变量m和第二个临时变量n的构造函数地址应该是一样的。那么事实上两者的构造函数是不是一样的呢?我们可以查看两者的函数地址,发现一个是0x0040100a,另外一个也是0x0040100a。范例证明我们的判断是正确的。

明白了上面的缺省模板构造,下面我们谈一下特化模板。特化模板是什么意思呢?其实并不复杂。因为模板类既然是通用模板,那么其中的数据类型可以是任意数据类型,但是难免有一些数据类型(比如说指针),我们需要对其中的一些操作做一些细微的修改,但是这些小的修改在原来的模板定义上是无法做的。那么怎么办?我们只好重新定义一种形式,它和模板类定义的名称一致,但是形式稍有差别。我们可以编写一个测试看看:

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");}

};

上面的代码定义了两个类模板。但是两者的名称是一样的,说明这两个类定义的内容其实具有很大的相似性。第一种定义就是标准模板类的定义,第二中稍微复杂一点,使用缺省的int*,因为没有使用到特定的type类型,所以此时template后面的内容为空。那么怎么判断这两个类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: }

我们发现,第一个函数的call地址是0x00401032,第二个地址为0x00401028。但是这说明不了什么,因为第二个地址完全也可能是第一个模板类引申的。我们应该跟到每一个函数里面(其实这里的地址在VC下都是跳转地址)。

第一个变量的实际进入函数如下所示:

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

那么,第二个变量呢,同样需要跟入函数:

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

看到上面的函数,大家应该明白了两者调用的构造函数并不一样。所以说,特化模板通常就是为了那些特殊的数据类型准备的。这样我们使用者在使用模板的时候就没有什么顾虑了,可以忽略各个数据类型处理上的差别了。当然,特化模板因为考虑了特殊模型数据,使得我们的代码更加完毕,更加健壮了,建议在设计模板的时候适当多使用。

思考题:

(1)模板类第一个type可以缺省吗?为什么会这么考虑?

(2)下面的代码在vc 6.0和vc 2005上都能编译过?为什么呢?对于我们设计代码有什么思考呢? (建议从兼容性上面考虑)

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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