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java - 将带有通配符的 Java 泛型编译为 C++ 模板

coder 2024-02-07 原文

我正在尝试构建一个 Java 到 C++ 的反式编译器(即 Java 代码进入，语义上“等效”(或多或少)的 C++ 代码出来)。

不考虑垃圾收集，语言很熟悉，所以整个过程已经很好了。然而，一个问题是 C++ 中不存在的泛型。当然，最简单的方法是像 java 编译器那样执行删除。但是，生成的 C++ 代码应该很容易处理，所以如果我不会丢失泛型类型信息就好了，也就是说，如果 C++ 代码仍然可以与 List<X> 一起工作，那就太好了。而不是 List .否则，C++ 代码将需要在使用此类泛型的任何地方进行显式转换。这很容易出错且不方便。

所以，我正在尝试找到一种方法来以某种方式更好地表示泛型。当然，模板似乎是一个不错的选择。尽管它们完全不同(元编程与仅编译时类型增强)，但它们仍然有用。只要不使用通配符，将泛型类编译为模板就可以很好地工作。然而，一旦通配符发挥作用，事情就会变得非常困惑。

例如，考虑以下列表的 java 构造函数:

class List<T>{
List(Collection<? extends T> c){
    this.addAll(c);
}
}

//Usage
Collection<String> c = ...; 
List<Object> l = new List<Object>(c);

如何编译这个？我有使用电锯重新解释模板之间的转换的想法。然后，上面的例子可以这样编译:

template<class T>
class List{
List(Collection<T*> c){
    this.addAll(c);
}
}

//Usage
Collection<String*> c = ...; 
List<Object*> l = new List<Object*>(reinterpret_cast<Collection<Object*>>(c));

但是，问题是这种重新解释的转换是否会产生预期的行为。当然，它很脏。但它会起作用吗？通常，List<Object*>和 List<String*>应该有相同的内存布局，因为它们的模板参数只是一个指针。但这有保证吗？

我想到的另一个解决方案是用实例化每个通配符参数的模板方法替换使用通配符的方法，即将构造函数编译为

template<class T>
class List{

template<class S>
List(Collection<S*> c){
    this.addAll(c);
}
}

当然，所有其他涉及通配符的方法，如 addAll然后还需要模板参数。这种方法的另一个问题是处理类字段中的通配符。我不能在这里使用模板。

第三种方法是混合方法:将泛型类编译为模板类(称为 T<X> )和删除类(称为 E )。模板类T<X>继承自删除类 E所以总是可以通过向上转换为 E 来放弃通用性。然后，所有包含通配符的方法都将使用删除的类型进行编译，而其他方法可以保留完整的模板类型。

您如何看待这些方法？您在哪里看到它们的缺点/优点？ 对于如何尽可能干净地实现通配符，同时在代码中保留尽可能多的通用信息，您还有其他想法吗？

最佳答案

Not considering garbage collection, the languages are quite familiar, so the overall process works quite well already.

没有。虽然这两种语言实际上看起来 非常相似，但它们在“如何完成事情”方面显着不同。您尝试的这种 1:1 反式编译将导致糟糕的、性能不佳且很可能有错误的 C++ 代码，尤其是如果您不是在查看独立的应用程序，而是在查看某些可能与“正常”、手动编写的 C++ 接口(interface)。

C++ 需要与 Java 完全不同的编程风格。这从不开始，所有类型都派生自Object，除非绝对必要，否则避免new(然后尽可能将其限制为构造函数，在析构函数中使用相应的 delete - 或者更好的是，遵循 Potatoswatter 下面的建议)，并且不会以“模式”结束，比如让你的容器符合 STL 并传递 begin- 和 end- 迭代器到另一个容器的构造函数而不是整个容器。我也没有在您的代码中看到常量正确性或按引用传递语义。

请注意有多少早期的 Java“基准测试”声称 Java 比 C++ 快，因为 Java 布道者采用 Java 代码并将其 1:1 翻译成 C++，就像您计划做的那样。这样的转编译没有任何好处。

关于java - 将带有通配符的 Java 泛型编译为 C++ 模板，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/10912786/

译为ampcodeC++Listjavac++templatesgenericscompiler-construction

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