C#泛型編程已經深入人心了。為什么又提出C#模板編程呢？因為C#泛型存在一些局限性，突破這些局限性，需要使用C#方式的模板編程。由于C#語法、編譯器、IDE限制，C#模板編程沒有C++模板編程使用方便，但是，仍然可以解決一些問題。

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下面先看C#泛型編程的兩個限制：

（1）類型約束問題。

C#泛型的類型約束是個很嚴重的問題。

假設需要寫一個泛型方法，這個方法有2個參數，然后方法返回結果是這兩個參數的和。

這樣的泛型方法無法直接實現。因為Byte,Int32等等并沒有公共接口。

沒有公共接口，但又想借助泛型來節省代碼，減少維護量。怎么辦呢？

我之前寫過2篇博客《實現.net下的動態代理》、《實現.net下的動態代理(續)-多對象Mixin》，通過Ducking Typing來實現，但這種實現方式不自然，且性能低下，只適合對性能不敏感的場景。

（2）泛型指針問題。

泛型程序中無法使用泛型指針，因為編譯器編譯時無法知道具體類型的Size，這對寫unsafe代碼是很大的限制。

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因此，我們需要C#模板編程。C#模板編程說起來很簡單，它借助的是C#的一個語法——Using T0=T1。它沒有C++那么自然，因為它缺乏C/C++源文件的Include機制。你可以將整塊的文件在不同的類之間進行復制和粘帖。雖然復制和粘帖是一大邪惡，但總比復制/粘帖/替換要好很多。

下面是C#模板編程的一個重要應用——圖像處理的空間線性濾波。關于空間線性濾波可參見各種圖像處理的書，這里不做介紹。

我們假定圖像是一個泛型類Image<T0>，這里T代表每一個像素的存儲類型。可以是Byte，Short，Int32，Int64，Single，Double等。然后，核是一個泛型類，Kernel<T1>，這里還有第三個泛型類，就是用于存放中間數據的Image<T2>。為什么需要T2呢？假如T0是Byte，T1是帶有Scale的Int32（如，Scale=9，每個元素值=1的3*3矩陣），計算的中間結果會超出Byte的最大值，需要一個不同類型緩存來存儲這個中間數據。

只用泛型的話，解決不了這個問題。第一點，Byte，Short，Int32，Int64，Single，Double之間未實現共同接口；第二點，為提升性能，Image<T>采用非托管內存實現，使用指針進行操作，而泛型中無法使用泛型指針。

使用C#模板可以解決這個問題——代碼照舊，只是在頭部寫下：Using T0=XXX;Using T1=XXX;Using T2=XXX；即可。

由于欠缺源代碼的Include機制，當要編寫新的濾波器時，需要把相同的代碼復制過去，然后更改頭部的Using ……。但無論如何，這樣使用，還是比在代碼中直接寫明類型，然后復制、粘帖、替換新類型的可讀性以及可維護性要好。

如果.Net允許源代碼的Include，C#的模板編程將變得更為流暢（比起C++還是欠缺很多）。不知道等后續.Net版本開放編譯服務之后，會不會有更優雅的寫法。

下面是我隨便寫下的一段對圖像進行空間線性濾波的代碼（不要看具體算法，具體算法是極端錯誤的，且不完整的，只用看看編碼風格就行了，寫這段代碼只為驗證這種編程模式的優點和缺點）：

using System;?
using System.Collections.Generic;?
using System.Text;

using T = System.Byte;?
using CacheT = System.Int32;?
using K = System.Int32;

namespace Orc.SmartImage.UnmanagedImage?
{?
??? public static class FilterHelper?
??? {?
??????? public unsafe static UnmanagedImage<T> Filter(this UnmanagedImage<T> src, FilterKernel<K> filter)?
??????? {?
??????????? K* kernel = stackalloc K[filter.Length];

??????????? Int32 srcWidth = src.Width;?
??????????? Int32 srcHeight = src.Height;?
??????????? Int32 kWidth = filter.Width;?
??????????? Int32 kHeight = filter.Height;

??????????? T* start = (T*) src.StartIntPtr;?
??????????? T* lineStart = start;?
??????????? T* pStart = start;?
??????????? T* pTemStart = pStart;?
??????????? T* pT;?
??????????? Int32* pK;

??????????? for (int c = 0; c < srcWidth; c++)?
??????????? {?
??????????????? for (int r = 0; r < srcHeight; r++)?
??????????????? {?
??????????????????? pTemStart = pStart;?
??????????????????? pK = kernel;

??????????????????? Int32 val = 0;?
??????????????????? for (int kc = 0; kc < kWidth; kc++)?
??????????????????? {?
??????????????????????? pT = pStart;?
??????????????????????? for (int kr = 0; kr < kHeight; kr++)?
??????????????????????? {?
??????????????????????????? val += *pK * *pT;?
??????????????????????????? pT++;?
??????????????????????????? pK++;?
??????????????????????? }

??????????????????????? pStart += srcWidth;?
??????????????????? }

??????????????????? pStart = pTemStart;?
??????????????????? pStart++;?
??????????????? }

??????????????? lineStart += srcWidth;?
??????????????? pStart = lineStart;?
??????????? }?
??????????? return null;?
??????? }?
??? }?
}

?

是不是很像模板編程呢？

本文轉自xiaotie博客園博客，原文鏈接http://www.cnblogs.com/xiaotie/archive/2010/03/22/1691705.html如需轉載請自行聯系原作者

xiaotie?集異璧實驗室(GEBLAB)

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C#模板编程(1):有了泛型，为什么还需要模板？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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