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C ++和Java中的“泛型”类型之间有什么区别？

2023-04-13 17:43:00

What are the differences between “generic” types in C++ and Java?

Java具有泛型，并且C ++使用template提供了非常强大的编程模型。
那么，C ++和Java泛型之间有什么区别？

它们之间有很大的区别。在C ++中，您不必为泛型类型指定类或接口。这就是为什么您可以创建真正的泛型函数和类，而不必担心松散的键入。

1	template <typename T> T sum(T a, T b) { return a + b; }

上面的方法添加了两个相同类型的对象，并且可以用于任何具有" +"运算符的类型T。

在Java中，如果要在传递的对象上调用方法，则必须指定一种类型，例如：

1	<T extends Something> T sum(T a, T b) { return a.add ( b ); }

在C ++中，泛型函数/类只能在标头中定义，因为编译器会针对不同的类型(使用其调用)生成不同的函数。因此编译速度较慢。在Java中，编译不会带来很大的损失，但是Java使用一种称为"擦除"的技术，其中泛型在运行时被擦除，因此在运行时Java实际上正在调用...

1	Something sum(Something a, Something b) { return a.add ( b ); }

因此，Java中的通用编程并不是真正有用，它只是语法上的一点帮助新的foreach构造。

编辑：以上关于有用性的观点是由一个年轻的自我写成的。 Java的泛型当然有助于类型安全。

Java泛型与C ++模板完全不同。

基本上，在C ++中，模板基本上是经过修饰的预处理器/宏集(注意：由于某些人似乎无法理解类推，因此我并不是说模板处理是宏)。在Java中，它们基本上是语法糖，可以最大程度地减少对象的样板转换。这是对C ++模板与Java泛型的相当不错的介绍。

要详细说明这一点：使用C ++模板时，基本上是在创建代码的另一个副本，就像使用#define宏一样。这使您可以执行诸如在模板定义中使用int参数来确定数组大小等操作。

Java不能那样工作。在Java中，所有对象都来自java.lang.Object，因此，泛型之前，您需要编写如下代码：

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public class PhoneNumbers {
private Map phoneNumbers = new HashMap();

public String getPhoneNumber(String name) {
return (String)phoneNumbers.get(name);
}

...
}

因为所有Java集合类型都将Object作为其基本类型，因此您可以在其中放置任何内容。 Java 5推出并添加了泛型，因此您可以执行以下操作：

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public class PhoneNumbers {
private Map<String, String> phoneNumbers = new HashMap<String, String>();

public String getPhoneNumber(String name) {
return phoneNumbers.get(name);
}

...
}

这就是Java泛型的全部内容：转换对象的包装器。那是因为Java泛型没有改进。他们使用类型擦除。之所以做出此决定，是因为Java泛型出现的太晚了，以至于他们不想破坏向后兼容性(只要需要Map，就可以使用Map)。将此与未使用类型擦除的.Net / C＃进行比较，这会导致各种差异(例如，您可以使用原始类型，并且IEnumerable和IEnumerable< T >彼此不相关)。

在JDK 1.4上可以使用使用Java 5+编译器编译的泛型的类(假定它不使用任何其他需要Java 5+的功能或类)。

这就是为什么Java泛型被称为语法糖。

但是，关于如何执行泛型的决定产生了深远的影响，以至于(一流的)Java Generics FAQ迅速出现，回答了人们对Java Generics的许多问题。

C ++模板具有Java泛型所没有的许多功能：

使用原始类型参数。

例如：

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template<class T, int i>
class Matrix {
int T[i][i];
...
}

Java不允许在泛型中使用基本类型参??数。
使用默认类型参数，这是我在Java中缺少的功能之一，但是有向后兼容的原因；
Java允许参数的边界。

例如：

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public class ObservableList<T extends List> {
...
}

确实需要强调的是，具有不同参数的模板调用实际上是不同的类型。他们甚至不共享静态成员。在Java中并非如此。

除了与泛型的区别之外，出于完整性的考虑，这里是C ++和Java(以及另一个)的基本比较。

我也可以建议使用Java思考。作为C ++程序员，对象之类的许多概念已经是天生的，但是存在细微的差异，因此即使您略过部分内容，也应该有介绍性的文本。

学习Java时，您会学到的很多东西都是库(标准库(JDK中附带的库)和非标准库，其中包括Spring等常用的东西)。 Java语法比C ++语法更冗长，并且没有很多C ++功能(例如运算符重载，多重继承，析构函数等)，但严格来说也不能使其成为C ++的子集。

C ++具有模板。 Java具有泛型，看上去有点像C ++模板，但是它们非常非常不同。

顾名思义，模板通过为编译器提供一个(等待它……)模板来工作，模板可以通过填充模板参数来生成类型安全的代码。

据我所知，泛型的工作方式相反：编译器使用类型参数来验证使用它们的代码是否是类型安全的，但是生成的代码根本没有类型。

将C ++模板视为一个非常好的宏系统，并将Java泛型视为自动生成类型转换的工具。

C ++模板具有Java泛型所没有的另一个功能是专业化。这使您可以对特定类型使用不同的实现。因此，例如，您可以为int拥有高度优化的版本，而对于其余类型仍然具有通用版本。或者，您可以为指针和非指针类型使用不同的版本。如果要在传递指针时对取消引用的对象进行操作，这将很方便。

Java泛型和集合中对该主题有很好的解释
莫里斯·纳夫塔林(Maurice Naftalin)，菲利普·沃德勒(Philip Wadler)。我强烈推荐这本书。报价：

Generics in Java resemble templates in
C++. ... The syntax is deliberately
similar and the semantics are
deliberately different. ...
Semantically, Java generics are
defined by erasure, where as C++
templates are defined by expansion.

请在此处阅读完整说明。

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_{(来源：oreilly.com)}

基本上，AFAIK，C ++模板为每种类型创建代码副本，而Java泛型使用完全相同的代码。

是的，您可以说C ++模板等效于Java泛型概念(尽管更恰当的说法是Java泛型在概念上等效于C ++)

If you are familiar with C++'s template mechanism, you might think that generics are similar, but the similarity is superficial. Generics do not generate a new class for each specialization, nor do they permit"template metaprogramming."

来自：Java泛型

C ++模板的另一个优点是专业化。

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template <typename T> T sum(T a, T b) { return a + b; }
template <typename T> T sum(T* a, T* b) { return (*a) + (*b); }
Special sum(const Special& a, const Special& b) { return a.plus(b); }

现在，如果使用指针调用sum，则将调用第二个方法；如果使用非指针对象调用sum，则将调用第一个方法；如果使用Special对象调用sum，则将调用第三个方法。我认为Java无法做到这一点。

Java(和C＃)泛型似乎是一种简单的运行时类型替换机制。

C ++模板是一种编译时结构，可让您根据自己的需要修改语言。它们实际上是编译器在编译期间执行的纯功能语言。

我将用一句话概括一下：模板创建新类型，泛型限制现有类型。

下面的答案来自第13章的《破解编码面试解决方案》，我认为这很好。

Java泛型的实现植根于"类型擦除："的思想，该技术在将源代码转换为Java虚拟机(JVM)字节码时消除了参数化类型。例如，假设您具有以下Java代码：

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Vector<String> vector = new Vector<String>();
vector.add(new String("hello"));
String str = vector.get(0);

在编译期间，此代码被重写为：

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Vector vector = new Vector();
vector.add(new String("hello"));
String str = (String) vector.get(0);

Java泛型的使用并没有真正改变我们的功能。它使事情变得更漂亮。因此，Java泛型有时被称为"语法糖："。

这与C ++完全不同。在C ++中，模板本质上是美化的宏集，编译器为每种类型创建模板代码的新副本。事实证明，MyClass实例不会与MyClass共享静态变量。但是，MyClass的两个实例将共享一个静态变量。

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/*** MyClass.h ***/
template<class T> class MyClass {
public:
static int val;
MyClass(int v) { val v;}
};
/*** MyClass.cpp ***/
template<typename T>
int MyClass< T >::bar;

template class MyClass<Foo>;
template class MyClass<Bar>;

/*** main.cpp ***/
MyClass<Foo> * fool
MyClass<Foo> * foo2
MyClass<Bar> * barl
MyClass<Bar> * bar2

new MyClass<Foo>(10);
new MyClass<Foo>(15);
new MyClass<Bar>(20);
new MyClass<Bar>(35);
int fl fool->val; // will equal 15
int f2 foo2->val; // will equal 15
int bl barl->val; // will equal 35
int b2 bar2->val; // will equal 35

在Java中，静态变量在MyClass实例之间共享，而与不同的类型参数无关。

Java泛型和C ++模板还有许多其他差异。这些包括：

C ++模板可以使用基本类型，例如int。 Java不能也必须
而是使用Integer。
在Java中，您可以将模板的类型参数限制为
某种类型。例如，您可以使用泛型来实现
CardDeck并指定type参数必须从
纸牌游戏。
在C ++中，可以实例化type参数，而Java无法
支持这一点。
在Java中，类型参数(即MyClass中的Foo)不能为
用于静态方法和变量，因为它们将在MyClass和MyClass之间共享。在C ++中，这些类是不同的，因此类型参数可用于静态方法和变量。
在Java中，MyClass的所有实例，无论其类型参数如何，都是相同的类型。类型参数在运行时被擦除。在C ++中，具有不同类型参数的实例是不同的类型。

@Keith：

该代码实际上是错误的，除了较小的故障(省略了template，特殊化语法看起来有所不同)之外，部分特殊化不适用于功能模板，仅适用于类模板。但是，该代码无需局部模板专门化即可工作，而应使用普通的旧重载：

1 2	template <typename T> T sum(T a, T b) { return a + b; } template <typename T> T sum(T* a, T* b) { return (a) + (b); }

模板不过是一个宏系统。语法糖。它们在实际编译之前已完全扩展(或者至少，编译器的行为就像实际情况一样)。

例：

假设我们要两个功能。一个函数接受两个数字序列(列表，数组，向量，无论如何)，然后返回其内积。另一个函数需要一个长度，生成两个该长度的序列，然后将它们传递给第一个函数，然后返回结果。要注意的是，我们可能在第二个函数中犯了一个错误，因此这两个函数的长度实际上并不相同。在这种情况下，我们需要编译器警告我们。不是在程序运行时，而是在编译时。

在Java中，您可以执行以下操作：

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import java.io.*;
interface ScalarProduct<A> {
public Integer scalarProduct(A second);
}
class Nil implements ScalarProduct<Nil>{
Nil(){}
public Integer scalarProduct(Nil second) {
return 0;
}
}
class Cons<A implements ScalarProduct<A>> implements ScalarProduct<Cons<A>>{
public Integer value;
public A tail;
Cons(Integer _value, A _tail) {
value = _value;
tail = _tail;
}
public Integer scalarProduct(Cons<A> second){
return value * second.value + tail.scalarProduct(second.tail);
}
}
class _Test{
public static Integer main(Integer n){
return _main(n, 0, new Nil(), new Nil());
}
public static <A implements ScalarProduct<A>>
Integer _main(Integer n, Integer i, A first, A second){
if (n == 0) {
return first.scalarProduct(second);
} else {
return _main(n-1, i+1,
new Cons<A>(2*i+1,first), new Cons<A>(i*i, second));
//the following line won't compile, it produces an error:
//return _main(n-1, i+1, first, new Cons<A>(i*i, second));
}
}
}
public class Test{
public static void main(String [] args){
System.out.print("Enter a number:");
try {
BufferedReader is =
new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String line = is.readLine();
Integer val = Integer.parseInt(line);
System.out.println(_Test.main(val));
} catch (NumberFormatException ex) {
System.err.println("Not a valid number");
} catch (IOException e) {
System.err.println("Unexpected IO ERROR");
}
}
}

在C＃中，您可以编写几乎相同的东西。尝试用C ++重写它，但由于模板无限扩展而无法编译。

泛型类型编程模型