在C++中通过模板去除强制转换

C++与C语言相比是一个强类型语言，即对数据类型的匹配程度较C更为严格，这有助于避免程序员在编程过程中由于粗心所犯之错。由于历史原因，C++中仍保留了reinterpret_ cast、static_cast等用于强制类型转换的关键字，但从语言向强类型发展的趋势来看，我们在编程工作中应尽量少使用强制类型转换，模板有助于我们实现这一目的。减少使用强制类型转换的另一个好处，是程序的可维护性更强。

 

下面让我们通过例子来了解如何通过模板减少程序中的强制转换。图1以简化的形式示例了双向链表（Double-Linked List, DLL）的部分实现内容，以及使用双向链表的代码片段。

 

class dll_t;

class dll_node_t
{
    friend class dll_t;

public:
    explicit dll_node_t ();

    void data (void *_p_data) {p_data_ = _p_data;}
    void *data () {return p_data_;}

private:
    dll_node_t *prev_;
    dll_node_t *next_;
    void *p_data_;
};

class channel_t
{
public:
    channel_t () : node ()
    {
        node_.data (reinterpret_cast <void *> (this));
    }

private:
    dll_node_t node_;
};

图1

 

其中，dll_node_t是双向链表节点的类封装。它除了prev_和next_两个用于保存前一个和后一个节点指针的成员变量外，还有一个用于保存节点数据的p_data_。由于节点所保存数据的具体含义完全取决于链表的使用者，因此p_data_类型被定义为void*，以便容纳任何类型的数据。位于第10和11行的data()函数用于分别设置和获取p_data_变量的值。

 

图中第19至29行的代码示例了channel_t类使用dll_node_t类的片段。在channel_t类的构造函数中，调用data()函数时需要通过强制类型转换的方式将this指针保存到节点的p_data_变量中。不难想象，当通过data()函数获取p_data_中的值时，也得通过强制转换的方式使其变成类型为channel_t的指针（这部分代码在图中并未列出）。

 

图2是使用模板改写后的版本。相信读者能轻易地辨别出其中已不存在强制类型转换的身影。

 

template <typename T_NODE> class dll_t;

template <typename T_DATA> class dll_node_t
{
    friend class dll_t <dll_node_t <T_DATA> >;

public:
    explicit dll_node_t ();

    void data (T_DATA *_p_data) {p_data_ = _p_data;}
    T_DATA *data () {return p_data_;}

private:
    dll_node_t *prev_;
    dll_node_t *next_;
    T_DATA *p_data_;
};

class channel_t
{
public:
    channel_t (): node_ ()
    {
        node_.data (this);
    }

private:
    dll_node_t <channel_t> node_;
};