C ++模板和Java / C＃泛型之间的区别是什么？限制是什么？

Question

我从这里阅读了一篇有趣的文章/主题/讨论，并且遇到了以下问题：

• Java / C＃泛型的局限性是什么？
• C ++模板有什么功能，而Java / C＃泛型则没有呢？

编辑1 Eric Lippert推荐的其他问题

• C＃泛型可能有哪些模式，而C ++模板却没有？
• C＃的真实泛型类型和Java的类型擦除泛型类型之间有什么区别？

Answer 1

首先，您可能想阅读我在2009年关于该主题的文章。

在我看来，C 模板和C＃泛型之间的主要区别在于，C 模板实际上 在构建 模板时就 完全重新编译了代码 。C ++方法的优缺点很多：

• PRO：您可以有效地创建约束，例如“类型参数T必须具有加法运算符”；如果代码中包含彼此相加的两个T，则如果您使用不允许加法的类型参数构造模板，则模板将无法编译。

• 缺点：您可能会意外地创建未记录的约束，例如“类型参数T必须具有加法运算符”。

在C＃中，您必须 说出 什么约束对用户有帮助，但是您只限于一小部分可能的约束：接口，基类，值与引用类型以及默认构造函数约束，仅此而已。

• 优点：两种不同结构的语义分析可能完全不同。如果您想要那样，那就太好了。

• 缺点：对于两种不同的结构，语义分析可能完全不同。如果您不希望那样，那就是一个等待发生的错误。

在C＃中，无论构造类型多少次，语义分析都会进行 一次 ，因此需要使用 任何 满足约束的类型实参，而不仅仅是实际提供的类型实参。

• PRO：您只为需要的构造生成代码。

• 缺点：您为所有使用的构造生成代码。

模板会导致代码生成变大。在C＃中，只生成一次泛型类型的IL，然后在运行时抖动为程序使用的所有类型进行代码生成。这具有很小的性能成本，但是由于抖动实际上对于
所有引用类型参数
仅生成一次代码，因此可以在一定程度上缓解这种情况。因此，如果您有List<object>，List<string>则抖动代码仅生成一次，并用于两者。List<int>和List<short>由对比度即时编译的代码的两倍。

• PRO：使用模板库时，您就可以在其中找到源代码。

• 缺点：要使用模板库，您必须具有源代码。

在C＃中，泛型是一流的类型。如果将它们粘贴在库中，则可以在任何地方使用该库而不必附带源代码。

最后：

• PRO：模板允许模板元编程。

• 缺点：新手很难理解模板元编程。

• 缺点：模板系统实际上不允许在通用系统中非常简单的某些类型拓扑。

例如，我想在C ++中很难做到这样：

class D<T> 
{
    class S { }
    D<D<T>.S> ds;
}

在C＃泛型中，没问题。在运行时，仅对所有引用类型参数构建 一次 该类型。

但是，在C++模板中，拥有后会发生什么D<int>？内部类型构造一个type的字段D<D<int>.S>，因此我们需要构造该类型。但是该类型构造了一个类型为D<D<D<int>.S>.S>…的字段，依此类推直至无穷大。