Effective C++ 条款44

本节条款的标题是：将与参数无关的代码抽离templates

学习本节条款首先需要明白一件事情，那就是模板实例化的过程会不会重复？
我们来举个例子：

#include<iostream>
using namespace std;

template <typename T>
T Try(T m)
{
    return m;
}

int main()
{
    Try(10);
    Try(1);
}

我们看以上简单的代码，每个人都知道模板被调用了两次，是的，这显而易见。可是模板也被实例化了两次吗？事实上，模板只实例化了一次。
我们再举个例子：

#include<iostream>
using namespace std;

template <typename T>
T Try(T m)
{
    return m;
}

int main()
{
    Try(10);
    Try(1.01);//注意！此时是一个double型
}

这个时候每个人都知道模板被调用了两次。模板也被实例化了两次吗？事实上，模板确实实例化了两次。

比较以上两个例子，大家明白了什么？那就是，模板函数的实例化次数和调用次数没有直接关系，而是和调用类型的种类有关。同种类型如果已经调用，模板函数会重复利用上次的实例化例子，而不会重新分配内存实例化。如果，大家明白这一点本节条款就能理解了。

我们利用template就是为了让代码编写更简短，利用内存更小。可是，一般情况下很多程序员只能做到第一步，而不能充分在内存中发挥代码的复用性。
如下书上例子：

template<typename T, std::size_t n>//T为数据类型，n为矩阵大小
    class SquareMatrix{
    public:
        ……
        void invert();//求逆运算
    };
    SquareMatrix<double,5> sm1;
    sm1.invert();//调用SquareMatrix<double,5>::invert
    SquareMatrix<double,10> sm2;
    sm2.invert();//调用SquareMatrix<double,10>::invert

上面的代码会在执行的过程中，具体化两份invert()函数。这两份函数几乎完全相同，所以对于内存来说是种浪费。如果想要弥补这种缺点，我们可以用以下对比例子：

template<typename T>
class SquareMatrixBase
{
public:
    SquareMatrixBase(T* p) : DataPointer(p){}
    void Invert(size_t n){}
private:
    T* DataPointer;
};


template <typename T, size_t n>
class SquareMatrix: private SquareMatrixBase<T>
{
public:
    SquareMatrix() : SquareMatrixBase(Data)
    {}
    void Invert()
    {
        SquareMatrixBase::Invert(n);
    }
private:
    T Data[n * n];
};

 SquareMatrix<double,5> sm1;
 sm1.invert();
 SquareMatrix<double,10> sm2;
 sm2.invert();

当我们再次调用以上语句时，SquareMatrixBase类的实例在内存中只生成一次。因为每次调用都是double 型的SquareMatrixBase。然后矩阵数据是用指针访问，同一种数据不会被拷贝多份，这样也减少了内存利用。

总之，以下三条很重要：
1. Template生成多个classes与多个函数，所以任何template代码都不该与某个造成膨胀的template参数产生相依关系。
2. 因非类型模板参数而造成的代码膨胀，往往可以消除，做法是以函数参数或者class成员变量替换template参数。
3. 因类型而造成的代码膨胀，也可以降低，做法是让带有完全相同二进制表述的具现类型共享实现码。