泛型范式
算法是脊,数据是肉;思想是鸡,结论是蛋 ——题记
冒号重新开讲:“你们会不会经常遇到这种情景:一遍又一遍地写着相似的代码,有心将其归并,却因种种原因无法践行。”
逗号心有戚戚焉道:“是啊,有时明明两个函数的实现几乎一模一样的,就因为某些参数不匹配,无法合而为一。”
“有一种编程范式可以解决这个问题,它打破了不同数据结构之间的壁垒,让你的代码不再臃肿,这——就是泛型编程。”冒号的语调和说辞不免令人联想到电视上的减肥广告,“Generic Programming,简称GP,其基本思想是:将算法与其作用的数据结构分离,并将后者尽可能泛化,最大限度地实现算法重用。这种泛化是基于模板的参数多态(parametric polymorphism),相比OOP基于继承的子类型多态(subtype polymorphism),不仅普适性更强,而且效率也更高。这不能不说是一种异数——我们知道,普适性往往是以效率为代价的。GP最著名的代表是C++中的STL,其后亦为Java,C#等所吸纳。此外,一些函数式语言如Ocaml、Standard ML、Generic Haskell等也支持GP。”
冒号写下两段代码——
C++(泛型编程):
template <typename T>
T max(T a, T b) // 求出两个数中的较大者
{
return (a > b) ? a : b;
}
C(宏定义):
#define max(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
“求两个数中的较大值是经常遇到的问题。”冒号解说着,“对于静态类型语言来说,若参数类型不同,即使函数体相同也不能合为一体。如果语言不支持重载(overload),还可能出现maxInt、maxLong、maxFloat、 maxDouble之类的函数名,冗赘而丑陋。尽管在C中可用宏定义来实现,但无法保证类型安全,而C++模板则兼顾类型安全和代码重用,并且由于是在编译期间展开的,效率上也不损失。不止于此,C++支持运算符重载,除数值类型外,一切定义了‘>’ 运算的数据类型均可调用max函数,真是一举N得,N趋向无穷大啊!”
冒号边说边比划,夸张的语气和手势逗得大家都笑了。
引号提出疑问:“Java的一切对象都是Object,将所有参数都换成Object类型,岂不也是一种泛化?”
冒号答道:“首先,基本类型如int,float等不是Object的子类,虽然Java 新增了自动装拆箱(autoboxing/unboxing)的功能,但要付出性能的代价。更重要的是,这将不可避免地需要类型强制转换,丧失了静态类型语言的优势,为Bug大开方便之门。这也是Java最终引入模板的原因,虽然有些姗姗来迟。类似地,C/C++中的通用指针void *也有类型安全问题。”
句号发表他的看法:“泛型虽好,似乎只是某些局部才用到的技术,不具有前面几种范式的渗透性。”
冒号听罢不语,返身在黑板上写下几道题——
1.从一个整数数组中随机抽取十个数,对其中的素数求和
2.将一个无序整数集中所有的完全平方数换成其平方根
3.从学生成绩表中,列出门门都及格且平均分在70分以上的学生名单
4.在一个着色二元树中,将所有的红色结点涂成蓝色
5.将一个字符串从倒数第三个字符开始反向拷贝到另一个字符串中
6.每从标准输入读取一个非数字的字符,于标准输出打印‘请输入数字’