用汇编的眼光看C++（之缺省模板、特化模板）

缺省函数是C++的一个基本特色。缺省函数定义比较简单，也就是说，对于函数的某一个输入参数或者几个输入参数，如果你没有特定的数值的话，那我们就会用缺省的数据进行代替。如果你在调用的过程中使用了自己的数据，那么缺省数据将被我们自己定义的数据覆盖。下面就是一个缺省函数的示例：

[cpp] view
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int add(int m, int n = 10)

{

return m + n;

}

如果调用呢，有什么区别？

[cpp] view
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262: int p = add(2);

00401488 push 0Ah

0040148A push 2

0040148C call @ILT+15(add) (00401014)

00401491 add esp,8

00401494 mov dword ptr [ebp-4],eax

263: p = add(3, 4);

00401497 push 4

00401499 push 3

0040149B call @ILT+15(add) (00401014)

004014A0 add esp,8

004014A3 mov dword ptr [ebp-4],eax

可以从上面的代码看到，如果单独输入一个数据2，那么编译器帮我们默认输入了10；如果输了的数据是3、4呢，那么编译器将用4代替默认的数据10。所以说，编译器帮我们做了中间的替换和判断工作。那么回到我们今天讨论的缺省模板类型上面，那会是什么样的情形呢？我们可以编写一个范例：

[cpp] view
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template <typename type1, typename type2 = int>

class data

{

type2 value;

public:

data(type2 m): value(m) {}

~data() {}

};

可以看到，我们在第二个参数使用了缺省类型int，那么怎么证明缺省类型可以使用呢？我们设计了下面一个测试用例：

[cpp] view
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239: data<int, int> m(2);

004013BD push 2

004013BF lea ecx,[ebp-10h]

004013C2 call @ILT+5(data<int,int>::data<int,int>) (0040100a)

004013C7 mov dword ptr [ebp-4],0

240: data<int> n(3);

004013CE push 3

004013D0 lea ecx,[ebp-14h]

004013D3 call @ILT+5(data<int,int>::data<int,int>) (0040100a)

上面的代码定义了两个临时变量，其中第一个是m，输入类型是int；第二个临时变量是n，输入类型是int和int。前面我们说过缺省类型是int，那么第一个临时变量m和第二个临时变量n的构造函数地址应该是一样的。那么事实上两者的构造函数是不是一样的呢？我们可以查看两者的函数地址，发现一个是0x0040100a，另外一个也是0x0040100a。范例证明我们的判断是正确的。

明白了上面的缺省模板构造，下面我们谈一下特化模板。特化模板是什么意思呢？其实并不复杂。因为模板类既然是通用模板，那么其中的数据类型可以是任意数据类型，但是难免有一些数据类型（比如说指针），我们需要对其中的一些操作做一些细微的修改，但是这些小的修改在原来的模板定义上是无法做的。那么怎么办？我们只好重新定义一种形式，它和模板类定义的名称一致，但是形式稍有差别。我们可以编写一个测试看看：

[cpp] view
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template <typename type>

class data

{

public:

data() {printf("normal!\n");}

~data() {printf("~normal!\n");}

};

template <>

class data<int*>

{

public:

data() {printf("point!\n");}

~data() {printf("point!\n");}

};

上面的代码定义了两个类模板。但是两者的名称是一样的，说明这两个类定义的内容其实具有很大的相似性。第一种定义就是标准模板类的定义，第二中稍微复杂一点，使用缺省的int*，因为没有使用到特定的type类型，所以此时template后面的内容为空。那么怎么判断这两个类都是可以正常使用的呢？大家可以看看下面的范例：

[cpp] view
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249: data<int> p;

004013BD lea ecx,[ebp-10h]

004013C0 call @ILT+45(data<int>::data<int>) (00401032)

004013C5 mov dword ptr [ebp-4],0

250: data<int*> q;

004013CC lea ecx,[ebp-14h]

004013CF call @ILT+35(data<int *>::data<int *>) (00401028)

251: }

我们发现，第一个函数的call地址是0x00401032，第二个地址为0x00401028。但是这说明不了什么，因为第二个地址完全也可能是第一个模板类引申的。我们应该跟到每一个函数里面（其实这里的地址在VC下都是跳转地址）。

第一个变量的实际进入函数如下所示：

[cpp] view
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234: data() {printf("normal!\n");}

00401340 push ebp

00401341 mov ebp,esp

00401343 sub esp,44h

00401346 push ebx

00401347 push esi

00401348 push edi

00401349 push ecx

0040134A lea edi,[ebp-44h]

0040134D mov ecx,11h

00401352 mov eax,0CCCCCCCCh

00401357 rep stos dword ptr [edi]

00401359 pop ecx

0040135A mov dword ptr [ebp-4],ecx

0040135D push offset string "normal!\n" (0042607c)

00401362 call printf (00401540)

00401367 add esp,4

0040136A mov eax,dword ptr [ebp-4]

0040136D pop edi

0040136E pop esi

0040136F pop ebx

00401370 add esp,44h

00401373 cmp ebp,esp

00401375 call __chkesp (004023b0)

0040137A mov esp,ebp

0040137C pop ebp

0040137D ret

那么，第二个变量呢，同样需要跟入函数：

[cpp] view
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242: data() {printf("point!\n");}

00401430 push ebp

00401431 mov ebp,esp

00401433 sub esp,44h

00401436 push ebx

00401437 push esi

00401438 push edi

00401439 push ecx

0040143A lea edi,[ebp-44h]

0040143D mov ecx,11h

00401442 mov eax,0CCCCCCCCh

00401447 rep stos dword ptr [edi]

00401449 pop ecx

0040144A mov dword ptr [ebp-4],ecx

0040144D push offset string "point!\n" (00426074)

00401452 call printf (00401540)

00401457 add esp,4

0040145A mov eax,dword ptr [ebp-4]

0040145D pop edi

0040145E pop esi

0040145F pop ebx

00401460 add esp,44h

00401463 cmp ebp,esp

00401465 call __chkesp (004023b0)

0040146A mov esp,ebp

0040146C pop ebp

0040146D ret

看到上面的函数，大家应该明白了两者调用的构造函数并不一样。所以说，特化模板通常就是为了那些特殊的数据类型准备的。这样我们使用者在使用模板的时候就没有什么顾虑了，可以忽略各个数据类型处理上的差别了。当然，特化模板因为考虑了特殊模型数据，使得我们的代码更加完毕，更加健壮了，建议在设计模板的时候适当多使用。

思考题：

（1）模板类第一个type可以缺省吗？为什么会这么考虑？

（2）下面的代码在vc 6.0和vc 2005上都能编译过？为什么呢？对于我们设计代码有什么思考呢？ （建议从兼容性上面考虑）

[cpp] view
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template <typename type>

class data

{

public:

data() {printf("normal!\n");}

~data() {printf("~normal!\n");}

};

template <typename type>

class data <type*>

{

public:

data() {printf("point!\n");}

~data() {printf("point!\n");}

};