结合泛型与模板的STL.NET探索
日期：2010-12-09 浏览次数：20365 次
开始之前，先来看一个笑话，当问一个C++程序员怎样完成一个给定的任务时，他（她）可能会提供一打或更多的潜在解决方案列表，但又会极其详细地标出每种方案的问题之处，让你不知所措，难以选择。而Visual C++ 2005，通过C++/CLI语言联编，引入了泛型的概念，使C++程序员可进一步提高程序的开发效率。关于 .NET泛型与C++模板，尽管句法上很相似，但泛型与模板是以完全不同的方法实现的，它们之间没有任何的内置兼容性。
说到泛型与模板的差别，相信每个 .NET平台的C++程序员都会问这个问题：我该选择哪种技术呢？那些已用C++进行了数年开发（特别是用Visual C++）的人，相信早已知道答案：两种技术都具有卓越的特性，但任何一者都不是另一者的超集，使用何种技术只限于给定的任务，简而言之，没有一种技术可以适用于所有情况下的解决方案。同样，这种进退两难的状况也折磨了Visual C++程序员数年：Win32或是MFC、ATL或是WTL、COM或是C风格的DLL、#import或是CComPtr。
涉及 .NET开发的C++知识
在过去，Visual C++利用某些技术手段，可使STL中的集合与其他技术协同工作，如在活动模板库（ATL）中称为CComEnuOnSTL的模板化类，它允许一个Visual Basic客户端使用For Each来枚举由C++ COM服务器提供的STL集合的内容。虽然这种层次上的集成非常之浅，但在许多受限情况下证实非常有用。基于同样的主旨，STL.NET为C++程序员提供了标准STL库的一种扩展，这种扩展可允许在一个C++/CLI程序集内部使用的STL集合，作为泛型集合暴露给其他的 .NET程序集。
STL.NET提供了与标准STL集合相同的接口，因此，对熟悉标准STL集合与算法的C++程序员来说，不存在学习曲线。以Visual C++ 2005来作说明，STL.NET的头文件位于Cliext目录中，如果要使用STL.NET集合，例如vector，必须包含<cliext/vector>而不是标准的<vector>，另外，STL.NET集合包含在cliext命名空间中，而不是标准STL集合所使用的std命名空间。
注：Visual C++开发小组仍在努力工作使STL.NET变得更易使用，并提高它的性能。因为STL.NET仍在不断地进行新的改进，本文将不会探讨STL.NET集合的过深之处，而会从一种更高的角度来看，为什么STL.NET将会大有作为。
桥接泛型与模板
桥接泛型与模板这两个不同的世界，实属一项艰巨的任务。模板只是一个C++的概念，并只存在于编译时期；然而，泛型是一个 .NET概念，它存在于已编译的程序集中，并对所有 .NET语言可用。STL.NET所使用的解决方案是把类集当作C++模板类来实现，同时C++模板类也是 .NET引用类型，并由其实现了ICollection泛型接口。STL与STL.NET中vector的声明演示了这种设计：
以上代码演示了STL.NET的一个重要特点：仍旧是非常熟悉的集合类，另一个特点是，可在一个集合中使用两种不同的编程模型，这意味着如果要查找上述代码中的整数1，可使用下列STL find算法：
另外，.NET中ICollection泛型接口也能用于实现同样的逻辑：
这种可在同一集合类中同时使用STL和 .NET算法的能力--而无须复制内容或提供桥接函数--允许C++/CLI程序员对任何有关集合的操作，选择最恰当的函数与库。
有关STL.NET最后一个特点是，可为用C#或VB.NET编写的 .NET程序集，无缝地提供其STL.NET集合。由于STL.NET集合实现了ICollection泛型接口，所以在类型安全上，再无任何损耗，再者，STL.NET集合使用了托管内存来存储集合中的元素，因此，在与那些提供STL.NET集合的C++/CLI程序集互操作时，再无任何性能或代码安全性方面的损耗。
.NET王国C++程序员的入场券
STL.NET代表了Visual C++产品的一个重要部分，其允许C++程序员利用他们现有的技能与经验，尽早使用上带成强大集合与算法的类库，而不至于被快速成长的 .NET世界拒之门外。
STL.NET作为一个光明的开端，将有助于C++在保持语言光荣传统的同时，成为 .NET语言开发的第一类选择。
说到泛型与模板的差别，相信每个 .NET平台的C++程序员都会问这个问题：我该选择哪种技术呢？那些已用C++进行了数年开发（特别是用Visual C++）的人，相信早已知道答案：两种技术都具有卓越的特性，但任何一者都不是另一者的超集，使用何种技术只限于给定的任务，简而言之，没有一种技术可以适用于所有情况下的解决方案。同样，这种进退两难的状况也折磨了Visual C++程序员数年：Win32或是MFC、ATL或是WTL、COM或是C风格的DLL、#import或是CComPtr。
涉及 .NET开发的C++知识
在过去，Visual C++利用某些技术手段，可使STL中的集合与其他技术协同工作，如在活动模板库（ATL）中称为CComEnuOnSTL的模板化类，它允许一个Visual Basic客户端使用For Each来枚举由C++ COM服务器提供的STL集合的内容。虽然这种层次上的集成非常之浅，但在许多受限情况下证实非常有用。基于同样的主旨，STL.NET为C++程序员提供了标准STL库的一种扩展，这种扩展可允许在一个C++/CLI程序集内部使用的STL集合，作为泛型集合暴露给其他的 .NET程序集。
STL.NET提供了与标准STL集合相同的接口，因此，对熟悉标准STL集合与算法的C++程序员来说，不存在学习曲线。以Visual C++ 2005来作说明，STL.NET的头文件位于Cliext目录中，如果要使用STL.NET集合，例如vector，必须包含<cliext/vector>而不是标准的<vector>，另外，STL.NET集合包含在cliext命名空间中，而不是标准STL集合所使用的std命名空间。
注：Visual C++开发小组仍在努力工作使STL.NET变得更易使用，并提高它的性能。因为STL.NET仍在不断地进行新的改进，本文将不会探讨STL.NET集合的过深之处，而会从一种更高的角度来看，为什么STL.NET将会大有作为。
桥接泛型与模板
桥接泛型与模板这两个不同的世界，实属一项艰巨的任务。模板只是一个C++的概念，并只存在于编译时期；然而，泛型是一个 .NET概念，它存在于已编译的程序集中，并对所有 .NET语言可用。STL.NET所使用的解决方案是把类集当作C++模板类来实现，同时C++模板类也是 .NET引用类型，并由其实现了ICollection泛型接口。STL与STL.NET中vector的声明演示了这种设计：
//STL vector 声明
template<class _Ty, class _Ax = allocator<_Ty> >
class vector;
//STL.NET vector 声明
template<typename _Value_t>
ref class vector : Generic::ICollection<_Value_t>
template<class _Ty, class _Ax = allocator<_Ty> >
class vector;
//STL.NET vector 声明
template<typename _Value_t>
ref class vector : Generic::ICollection<_Value_t>
在这两者的声明当中，有一些关键的不同之处，除泛型接口的实现之外，STL.NET vector并不能指定一个分配算符，只是简单地调用gcnew来分配一个新的所需元素。STL.NET集合声明时使用了ref关键字，这意味着它们都是 .NET引用类型，将会被分配在 .NET托管堆中。
使用STL.NET
除去STL.NET集合声明时的一些差异（这个差异与C++/CLI和标准C++间的句法差异有关），使用STL.NET集合与STL集合基本上一模一样。以下的控制台示例程序声明了一个vector对象，接着在集合中加入了一些其他不同类型的元素：
#include "stdafx.h"
#include <cliext/vector>
using namespace System;
using namespace cliext;
int main(array<System::String ^> ^args)
{
vector<Object^>^ v = gcnew vector<Object^>;
v->push_back(nullptr); //第一个元素为空
v->push_back(gcnew Object()); //第二个元素为一个纯对象
v->push_back(1); //第三个元素为装箱的整数
v->push_back("Element Four"); //第四个元素为字符串
return 0;
}
#include <cliext/vector>
using namespace System;
using namespace cliext;
int main(array<System::String ^> ^args)
{
vector<Object^>^ v = gcnew vector<Object^>;
v->push_back(nullptr); //第一个元素为空
v->push_back(gcnew Object()); //第二个元素为一个纯对象
v->push_back(1); //第三个元素为装箱的整数
v->push_back("Element Four"); //第四个元素为字符串
return 0;
}
以上代码演示了STL.NET的一个重要特点：仍旧是非常熟悉的集合类，另一个特点是，可在一个集合中使用两种不同的编程模型，这意味着如果要查找上述代码中的整数1，可使用下列STL find算法：
//当作STL集合使用
bool containsOneSTL = find( v->begin( ), v->end( ), 1 ) != v->end();
bool containsOneSTL = find( v->begin( ), v->end( ), 1 ) != v->end();
另外，.NET中ICollection泛型接口也能用于实现同样的逻辑：
//当作 .NET集合使用
bool containsOnedotNet = v->Contains(1);
bool containsOnedotNet = v->Contains(1);
这种可在同一集合类中同时使用STL和 .NET算法的能力--而无须复制内容或提供桥接函数--允许C++/CLI程序员对任何有关集合的操作，选择最恰当的函数与库。
有关STL.NET最后一个特点是，可为用C#或VB.NET编写的 .NET程序集，无缝地提供其STL.NET集合。由于STL.NET集合实现了ICollection泛型接口，所以在类型安全上，再无任何损耗，再者，STL.NET集合使用了托管内存来存储集合中的元素，因此，在与那些提供STL.NET集合的C++/CLI程序集互操作时，再无任何性能或代码安全性方面的损耗。
.NET王国C++程序员的入场券
STL.NET代表了Visual C++产品的一个重要部分，其允许C++程序员利用他们现有的技能与经验，尽早使用上带成强大集合与算法的类库，而不至于被快速成长的 .NET世界拒之门外。
STL.NET作为一个光明的开端，将有助于C++在保持语言光荣传统的同时，成为 .NET语言开发的第一类选择。
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