在C++中通過模板規避潛在錯誤

注：本文節選自我正在創作的第二本書《C++跨平臺與框架開發》，其中一些措詞並未就博文進行調整，閱讀時請注意。

 

模板（template）爲C++帶來了泛型編程的能力，但也帶來了使用難度。大體上，使用模板的三大動機分別是提高複用性、去除強制轉換和規避潛在錯誤。在此讓我們看一看規避錯誤的一個例子。

假設我們有圖 1所示的被簡化了的定時器管理模塊程序。從構造函數來看，它的三個參數分別指明瞭定時器的延時時間、回調函數和回調函數的參數，其中的回調函數是通過timer_callback_t類加以封裝的。當定時器到期時，它的fire()函數會被調用。間接地，fire()函數調用定時器所保存回調函數類對象的handle()函數。

class timer_callback_t
{
    virtual void handle (timer_t &_timer, timer_callback_arg_t *_p_arg) = 0;
};

class timer_t
{
public:
    timer_t (msecond_t _duration, timer_callback_t *_p_callback,
        timer_callback_arg_t *_p_callback_arg);

private:
    void fire ()
    {
        p_callback_.handle (this, p_callback_arg_);
    }

    timer_callback_t *p_callback_;
    timer_callback_arg_t *p_callback_arg_;
};

圖1

 

圖 2示例瞭如何使用定時器。首先，得針對定時器的用途通過派生timer_callback_t類實現相應的回調函數類。接着，在創建定時器時需實例化回調函數類。圖中foo()和bar()函數分別示例了兩種實例化回調函數類的方法，前者採用的是定義靜態類變量，後者採用的是通過new進行動態分配。

class connect_timeout_callback_t: public timer_callback_t
{
    void handle (timer_t &_timer, timer_callback_arg_t *_p_arg)
    {
        // do something here
    }
};

void foo ()
{
    static connect_timeout_callback_t callback;
    timer_t *p_timer = new timer_t (100, &callback, 0);
}

void bar ()
{
    connect_timeout_callback_t *p_callback = new connect_timeout_callback_t ();
    timer_t *p_timer = new timer_t (100, p_callback, 0);
}

圖2

 

定時器模塊的實現使得在foo()和bar()函數中實例化回調函數類的方法需要注意一些點，否則容易犯錯。在foo()函數所使用的方法中，如果不小心忘記了將類變量定義成靜態的，會因爲變量分配在棧上而最終導致程序出錯；在bar()函數中，如果忘記了將通過new分配獲得的內存用delete釋放，則會產生內存泄漏。能否通過設計避免這些潛在的問題呢？

圖3是對定時器管理模塊採用模板重寫後的程序。其中最大的變化是timer_t類的構造函數省去了指定回調函數類實例，且回調函數類和回調函數參數成爲了兩個模板類型。另一個變化是，fire()函數中通過定義靜態變量的方式實例化回調函數類。

template <typename T_CALLBACK, typename T_CALLBACK_ARG>
    class timer_callback_t
{
    virtual void handle (timer_t <T_CALLBACK, T_CALLBACK_ARG> &_timer,
        T_CALLBACK_ARG _arg) = 0;
};

template <typename T_CALLBACK, typename T_CALLBACK_ARG>
    class timer_t
{
public:
    timer_t (msecond_t _duration, T_CALLBACK_ARG _callback_arg);

private:
    void fire ()
    {
        static T_CALLBACK callback;
        callback.handle (*this, callback_arg_);
    }

    T_CALLBACK_ARG callback_arg_;
};

圖3

 

圖4示例說明了新實現下如何使用一個定時器。很顯然，我們通過模板將一些潛在問題通過內部化的方式給規避了。

class connect_timeout_callback_t:
    public timer_callback_t <connect_timeout_callback_t, void *>
{
    void handle (timer_t <connect_timeout_callback_t, void *> &_timer, void *_arg)
    {
        // do something here
    }
};

void foo ()
{
    timer_t <connect_timeout_callback_t, void *> *p_timer =
 new timer_t < connect_timeout_callback_t, void *> (100, 0);
}

圖4

 本文出自李雲的博客，請務必保留此出處：http://blog.csdn.net/hzliyun/article/details/7572237。