C与C++ API的比较
在c语言中，API体现为c函数，如操作系统提供的一系列API，在c++中，API体现为自由函数，这里的自由函数是指除普通成员函数、静态成员函数、友元函数外的能在某命名空间作用域或全局空间内直接访问的函数，而这更多地体现为函数模板，如stl提供的一系列算法swap、count和sort等。相对于c API，c++ API具有类型安全和封闭开放的优点，类型安全是因为c++本身就是一种比c更强的静态类型语言，而封闭开放是指函数的设计实现一部分是固定的，而另一部分可以是灵活扩展的，这表现为函数模板的重载和全局特化。本文主要讲述如何运用函数模板来设计应用程序API，并以windows平台为例说明。
Windows双版本API
在windows中，很多API通常都有ANSI和UNICODE两种字符集形式，其命名对应为xxxA和xxxW。如果应用层需要针对这些API来封装，为完备起见，就需要考虑ANSI和UNICODE两种版本。一般有两种方法：第一种是先实现一个A(或W)版本，而W(或A)版本的实现则是在其内部将UNICODE(或ANSI)型数化转化为ANSI(或UNICODE)类型，再调用A(或W)版本，这种方法因需要作字符集的转换来实现，因而效率较低；第二种是两个版本平行实现，即A版本调用系统A版本API实现，W版本调用系统W版本API实现，这种方法的缺点是结果产生除了A或W API调用不同外很多的重复代码。在A和W版本都实现后，进一步，可根据编译器的宏定义_UNICODE或UNICODE来定义一个自己的API宏。那么除以上两种方法外，还有没有更好的方法呢？而这种方法必然要能够兼顾效率和避免代码的重复冗余。在使用这个方法前，有下列几个问题：
1）如何根据泛型参数来选择定义正确的结构体，因为有些系统API的参数中不仅字符串类型有A和W两种类型，而且凡是其内部包含字符串类型的结构体因而也带有A和W两种类型。
2）如何根据泛型参数来选择调用正确版本的系统API。
针对第1个问题，泛型参数通常只有A或W两种，因此可以使用选择特征类模板来实现，如boost中的if_c，softstl中的select_first_type类模板，也可以自己实现这样的类模板。对第2个问题，与第1个问题不同的是，它是选择函数而不是类型，本质上就是选择变量，因此需要实现一种基于类型或非类型参数选择变量的模板，并且使用方式如下
select_variable<flag>(xxxA,xxxW)(arg1,arg2,...,argN)
flag是一个布尔非类型模板实参，当值为true时表示选择返回xxxA，反之选择返回xxxW，然后接下来跟着一系列参数，表示调用对应的A或W版本API，因此select_variable应该实现为函数模板比较方便，若实现为类模板（关于实现可以参考boost中的function），则需要显式指定函数返回值和参数类型，这样一来，当函数参数过多，就是一个噩梦了，因为模板实参演绎不能用于类模板及其构造函数，只能应用于其成员函数模板。
综上分析解决，下面给出select_variable的实现与应用。
select_variable实现
使用类模板特化与函数模板重载技术
1
#define TEMPLATE_BOOL_TRAIT_DEF1(trait,T,c)\
2template<typename T>\
3struct trait\
4
{\
5
static const bool value=c;\
6
};\
7
8#define TEMPLATE_BOOL_TRAIT_SPEC1(trait,sp,c)\
9template<>\
10struct trait<sp>\
11{\
12 static const bool value=c;\
13};\
14
15template<bool flag,typename T1,typename T2>
16struct select_type;
17
18template<typename T1,typename T2>
19struct select_type<true,T1,T2>
20{
21 typedef T1 type;
22};
23
24template<typename T1,typename T2>
25struct select_type<false,T1,T2>
26{
27 typedef T2 type;
28};
29
30template<bool flag,typename T1,typename T2>
31inline typename select_type<flag,T1,T2>::type select_variable(T1 t1,T2 t2)
32{
33 return select_variable_impl(typename select_type<flag,int,long>::type(),t1,t2);
34}
35
36template<typename T1,typename T2>
37inline T1 select_variable_impl(int,T1 t1,T2 t2)
38{
39 return t1;
40}
41
42template<typename T1,typename T2>
43inline T2 select_variable_impl(long,T1 t1,T2 t2)
44{
45 return t2;
46}
47
48TEMPLATE_BOOL_TRAIT_DEF1(is_ansi_char,T,false)
49TEMPLATE_BOOL_TRAIT_SPEC1(is_ansi_char,char,true)
50TEMPLATE_BOOL_TRAIT_SPEC1(is_ansi_char,char const,true)
51TEMPLATE_BOOL_TRAIT_SPEC1(is_ansi_char,char volatile,true)
52TEMPLATE_BOOL_TRAIT_SPEC1(is_ansi_char,char const volatile,true)
53
54#undef TEMPLATE_BOOL_TRAIT_DEF1
55#undef TEMPLATE_BOOL_TRAIT_SPEC1
select_variable应用
有了select_variable，封装设计API就方便多了，在函数模板中，类型的参数化体现在其参数、返回值和内部实现三方面，下面就从这三方面来说明其应用：
参数类型化
IsDirectoryOrFile根据路径来判断是否为目录或文件，对于调用方来说，可以灵活指定A或W版本的字符串路径。
1template<typename charT>
2inline int IsDirectoryOrFile(const charT* path)
3{
4 DWORD dwFlag = select_variable<is_ansi_char<charT>::value>(GetFileAttributesA,GetFileAttributesW)(path);
5 if (INVALID_FILE_ATTRIBUTES == dwFlag)
6 return 0;
7 return (dwFlag & FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY) ? 1 : 2;
8}
返回值类型化
GetExePath获取当前应用程序的路径，对于调用方来说，可以灵活指定想要返回A或W版本字符串表示的路径。
1
template<typename T>
2inline std::basic_string<T> GetExePath()
3
{
4
T szExePath[MAX_PATH];
5 select_variable<is_ansi_char<T>::value>(GetModuleFileNameA,GetModuleFileNameW)(NULL,szExePath);
6 return szExePath;
7
}
内部实现类型化
GetDirSize计算某一目录或文件的大小，因内部用到了FirstFirstFile和FirstNextFile，而这两个API不仅路径，而且WIN32_FIND_DATA结构体都有A和W版本，因此需要选择定义正确的结构体变量和调用正确的API函数。
1template<typename charT>
2inline ULONGLONG GetDirSize(const charT* path, const volatile BOOL& bExitCalc)
3{
4 int ret = IsDirectoryOrFile(path);
5 if (0==ret) return 0L;
6
7 std::basic_string<charT> strPath = path;
8 if (1==ret)
9
{
10 if (strPath.length() - 1 != strPath.rfind((charT)'\\'))
11 strPath += (charT)'\\';
12 strPath += select_variable<is_ansi_char<charT>::value>("*.*",L"*.*");
13
}
14 ULONGLONG ullSumSize = 0;
15 typename select_type<is_ansi_char<charT>::value,WIN32_FIND_DATAA,WIN32_FIND_DATAW>::type findData;
16 HANDLE hFindFile = select_variable<is_ansi_char<charT>::value>(FindFirstFileA,FindFirstFileW)(strPath.c_str(), &findData);
17
18 for(BOOL bResult = (hFindFile != INVALID_HANDLE_VALUE); bResult; bResult = select_variable<is_ansi_char<charT>::value>(FindNextFileA,FindNextFileW)(hFindFile, &findData))
19 {
20 if(findData.cFileName[0] == (charT)'.')
21 continue;
22 if(findData.dwFileAttributes & FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY)
23 {
24 strPath = strPath.substr(0,strPath.rfind((charT)'\\')+1)+findData.cFileName;
25 ullSumSize += GetDirSize(strPath.c_str(), bExitCalc);
26 }
27 else
28 ullSumSize += (((ULONGLONG)findData.nFileSizeHigh) << 32) + findData.nFileSizeLow;
29 }
30 ::FindClose(hFindFile);
31 return ullSumSize;
32}
posted on 2011-12-24 19:08
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C/C++