冒号课堂§3.1：泛型范式 - 编程入门网

冒号课堂§3.1：泛型范式

第三课 常用范式（1）

课前导读

这一课介绍了四个常用的编程范式：泛型式、元编程、切面式和事件驱动式。

本课共分四节——

1.泛型范式

2.超级范式

3.切面范式

4.事件驱动

3.1泛型范式——抽象你的算法

以类行杂，以一行万　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ——《荀子•王制篇》

关键词：编程范式,泛型编程,STL,算法

摘要：泛型式编程简谈

？提问

泛型编程有哪些优点？

STL有哪些要素？各自有什么作用？

泛型编程的泛化对象是什么？

泛型编程的核心思想是什么？

：讲解

冒号重新开讲：“你们会不会经常遇到这样的情景：一遍又一遍地写着相似的代码，有心将其归并，却因种种原因无法践行。”

逗号心有戚戚焉道：“是啊，有时明明两个函数的实现几乎一模一样的，就因为某些参数不匹配，无法合而为一。”

“有一种编程范式可以解决这个问题，它打破了不同数据结构之间的壁垒，让你的代码不再臃肿，这——就是泛型编程。”冒号的语调和说辞不免令人联想到电视上的减肥广告，“Generic Programming，简称GP，其基本思想是：将算法与其作用的数据结构分离，并将后者尽可能泛化，最大限度地实现算法重用。这种泛化是基于模板（template）的参数多态（parametric polymorphism），相比OOP基于继承的子类型多态（subtype polymorphism），不仅普适性更强，而且效率也更高。这不能不说是一种异数——我们知道，普适性往往是以效率为代价的。如果一定要找出代价的话，那就是其用法稍微复杂一些，可读性稍微差一些。GP最著名的代表是C++中的STL（Standard Template Library），其后亦为Java，C#等所吸纳。此外，一些函数式语言如Ocaml、Standard ML、Generic Haskell等也支持GP。”

冒号课堂§3.1：泛型范式(2)

冒号写下两段代码——

C++（泛型编程）：

template <typename T> T max(T a, T b)　　　 // 求出两个数中的较大者 { 　　　 return(a > b) ? a : b; }

C（宏定义）：

#define max(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

“求两个数中的较大值是经常遇到的问题。”冒号解说着，“对于静态类型语言[1]来说，若参数类型不同，即使函数体相同也不能合为一体。如果语言不支持重载（overload），还可能出现maxInt、maxLong、maxFloat、 maxDouble之类的函数名，冗赘而丑陋。尽管在C中可用宏定义来实现，但无法保证类型安全，而C++模板则兼顾类型安全和代码重用，并且由于是在编译期间展开的，效率上也不损失。不止于此，C++支持运算符重载，除数值类型外，一切定义了‘>’ 运算的数据类型均可调用max函数，真是一举N得，N趋向无穷大啊！”

冒号边说边比划，夸张的语气和手势逗得大家都笑了。

引号提出疑问：“Java的一切对象都是Object，将所有参数都换成Object类型，岂不也是一种泛化？”

冒号答道：“首先，基本类型如int，float等不是Object的子类，虽然Java 新增了自动装拆箱（autoboxing/unboxing）的功能，但要付出性能的代价。更重要的是，这将不可避免地需要类型的强制转换（explicit Conversion或cast），无法在编译期间施行严格的类型检查，由此丧失了静态类型语言的优势，为bug大开方便之门。这也是Java最终引入模板的原因，虽然有些姗姗来迟。类似地，C/C++中的通用指针void *也有类型安全问题。”

句号发表他的看法：“泛型虽好，似乎只是某些局部才用到的技术，不具有前面几种范式的渗透性。”

冒号听罢不语

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