c++ 编译器如何扩展模板<> 代码以及它如何影响相同的速度？

Question

我对模板以及编译器如何处理它们有点迷茫。

需要一些通用的 std::vector 包装器>* lpVars;当我删除 lpVars 时，它能够对该向量中包含的所有项目执行删除。类似于 C# 的 List （通用列表类）。 所以我去找模板写了这样的东西：

template<class T>
class ListPtr
{
public:
  std::vector<T*> items;
  ListPtr()
  { }
  ~ListPtr()
  {
    size_t count = items.size();
    for(size_t i=0; i<count; i++)
    {
      T* item = items[i];
      delete item;
    }
    items.clear();
  }
  inline const int count() const
  {
    return (int)items.size();
  }
  inline T* operator[](size_t index) const
  {
    return items[index];
  }
  inline void Add(T* item)
  {
    items.push_back(item);
  }
};

后来我声明了全局类型列表，例如：

class SomeType1List : public ListPtr<SomeType1> {};
class SomeType2List : public ListPtr<SomeType2> {};
...
class SomeTypeNList : public ListPtr<SomeTypeN> {};

这是我对主题感兴趣的第一部分：

(1) 这些类 SomeType1List、SomeType1List、...、SomeTypeNList 是否已完全预处理为模板代码，每个声明（SomeType1、SomeType2、...、SomeTypeN）都替换为 T 模板类型，例如没有模板（完全声明的类），或者编译器在这里执行了一些其他的魔法？

(2) 如果编译器执行了其他一些魔法，我应该如何定义编译器将编译它们的这些类型，因为它们是完全声明的类？

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更准确地解释上述代码的用法：

这个列表实例被初始化，并从如下函数返回：

SomeType1List* GetItems()
{
  SomeType1List* items = new SomeType1List();
  for(int i=0; i<1000; i++)
  {
    SomeType1* item = new SomeType1();
    // feed item with some data
    items->Add(item);
  }
  return items;
}

并在代码的其他部分使用如下：

SomeType1List* items = GetItems();
int count = items->count();
for(int i=0; i<count; i++)
{
  SomeType1* item = items[i];
  // do something with item;
}
delete items; // all memory occupied by items released after this line

我对主题的第二部分兴趣：

(3) 仅使用标准类（不使用 boost 或类似的 sdks）可以以不同的方式编写吗？目标是速度，但要保持代码简洁易读。所以这个问题是有没有更好的方法来做这一切？

Answer 1

1. 是

2. 这里没有魔法

3. 您可以使用 std::vector<std::unique_ptr<T>> (C++11) 或 std::vector<std::auto_ptr<T>>（不推荐使用）

例子：

#include <iostream>
#include <memory>
#include <vector>

class T
{
private:
    unsigned int _i;

public: 
    void print() const
    {
        std::cout << "Print: " << _i << std::endl;
    }

    T(unsigned int i)
    {
        _i = i;

        std::cout << "Constructor! " << _i << std::endl;
    }

    ~T()
    {
        std::cout << "Destructor! " << _i << std::endl;
    }
};

std::vector<std::unique_ptr<T>>* createStuff()
{
    auto output = new std::vector<std::unique_ptr<T>>;

    for(unsigned int i = 0; i < 5; i++)
    {
        output->emplace_back(new T(i));
    }

    return output;
}

int main()
{
    std::cout << "Begin!" << std::endl;

    auto stuff = createStuff();

    for(std::unique_ptr<T> const& thing : *stuff)
    {
        thing->print();
    }

    delete stuff;

    std::cout << "End!" << std::endl;

    return 0;
}

输出：

Begin!
Constructor! 0
Constructor! 1
Constructor! 2
Constructor! 3
Constructor! 4
Print: 0
Print: 1
Print: 2
Print: 3
Print: 4
Destructor! 0
Destructor! 1
Destructor! 2
Destructor! 3
Destructor! 4
End!