（六）模板那些事儿：类型擦除

（六）模板那些事儿：类型擦除

1. 类型擦除

1.1 什么是类型擦除？可以用来做什么？

• 什么是类型擦除 在 C++中，类型擦除（Type Erasure）是一种编程技术，它允许你在运行时隐藏或“擦除”对象的具体类型信息，只保留对象的行为，从而实现多态性和泛型编程的一种灵活方式。类型擦除是一个类似 wrapper 的行为。

  C++ 中模板提供了编译时的泛型编程能力，使用模板时编译器会根据具体的类型实例化代码。然而，有时我们希望在运行时处理不同类型的对象，而不需要知道它们的具体类型，只关心它们具有某些共同的行为。类型擦除通过创建一个抽象接口，将具体类型的对象包装起来，对外只暴露统一的接口，从而隐藏了具体的类型信息。

  例如，假设有多个不同类型的类 Dog、Cat、Bird，它们都有一个 speak 方法。可以通过类型擦除技术，将这些不同类型的对象统一包装在一个类（比如 AnimalWrapper）中，使得外部代码可以以相同的方式调用它们的 speak 方法，而无需关心具体是哪种动物。

• 类型擦除的用途

  • 实现多态行为：除了传统的虚函数多态，类型擦除提供了另一种实现多态的方式。通过类型擦除，不同类型的对象可以被视为具有相同的抽象类型，从而实现更灵活的多态行为。例如，在一个图形绘制系统中，Circle、Rectangle、Triangle 等不同形状的类可以通过类型擦除被统一处理，对外提供统一的 draw 接口。
  • 泛型容器：在自定义容器中，使用类型擦除可以使容器能够存储不同类型的对象，而不需要为每种类型都单独实现一个容器。比如，实现一个 Any 类型的容器，它可以存储任意类型的对象，内部通过类型擦除技术来管理这些对象。
  • 简化接口设计：类型擦除可以使接口更加简洁和通用。客户端代码只需要与抽象的接口交互，而不需要了解具体的实现类型。这有助于提高代码的可维护性和可扩展性。例如，在一个日志记录系统中，不同的日志记录器（如文件日志记录器、控制台日志记录器等）可以通过类型擦除被统一的日志记录接口调用。

1.2 类型擦除实现的基本原理是什么？

假设我们希望实现一个容器，该容器能够同时存储任何类型的数据。换句话，就是弱化类型信息，或者说擦除类型信息，从而使得如何数据都可以同一种类型表示。为了实现这一目标，容器内部存储的对象必然是void* ptr，以及std::type_info *type。一个表示地址，一个表示类型。

一种方法是将所有存储的类型都派生自一个公共父类，并通过该父类提供的方法获取类型信息。例如，我们可以定义 intType 和 doubleType 类，它们都继承自一个公共父类 type。这样，容器可以存储指向 type 类型的指针，通过多态机制获取具体类型并进行解码。

然而，这种方法需要对存储的类型进行改造，增加了复杂性。有没有一种更好的方法呢？

答案是肯定的。我们可以通过提供包装器的方式，将公共父类的概念隐藏到一个自定义类型中。这种方式就是类型擦除。类型擦除通过创建一个抽象接口，将具体类型的对象包装起来，对外只暴露统一的接口，从而隐藏了具体的类型信息，实现了更加灵活和简洁的多态性和泛型编程。