一、代码重复与对应策略

对于函数而言

假设我们编写某些函数（不止一个），这些函数当有有部分代码都是相同的，因此我们认为这份代码对于程序来说是重复的

那么此时我可以将这些函数共同的部分抽取出来，然后放在另一个函数中，让原本那些函数调用这个新函数。这样就达到了缩减代码的效果

对于类而言

假设我们在编写一组类，而这些类中有些部分都是相同的，因此我们认为这份代码对于程序来说是重复的

那么此时我们可以将这些类中共同的部分抽取出来，建立一个新类，然后让原本那些类继承于这个新类。这样就达到了缩减代码的效果

对于template（函数模板/类模板）来说

我们知道只有当template被使用时才会进行代码的实例化，并且针对每一个实例化，在代码中都会生成相对应的代码，因此针对于每一个实例化，它们之间也可能会产生代码重复的现象

对于普通函数/类来说，代码重复是很容易看出来的（通过代码）。但是对于template来说，其是不容易发现的，因为只有template被实例化时，你才知道template产生了什么内容

二、演示案例

假设现在我们有这样一个类模板，其用来表示固定尺寸的正方矩阵，该矩阵还支持一个逆矩阵运算的方法。代码如下：

//矩阵的元素类型为T，矩阵的大小为n*n类型(模板第二个类型为非类型参数)
template<typename T, std::size_t n>
class SquareMatrix {
public:
    void invert(); //求逆矩阵
};

假设我们有下面的调用，那么对于invert()函数的调用来说可能会产生代码膨胀。理由如下：
- 下面的5*5矩阵和10*10矩阵都调用了invert()，该函数是用来对矩阵进行逆转的
- 但是根据invert()的实现代码来看，其除了矩阵的大小不一样以外，invert()其他的代码对于矩阵的处理都是相同的，因此上面生成的两个模板会产生代码重复的地方

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

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

第一次修改

因为invert()中的代码会产生重复，因此我们现在建立下面的继承体系。代码如下：

我们修改了SquareMatrix类模板名为SquareMatrixBase，使其只接受矩阵类型，为invert()添加一个参数，用来表示来处理的矩阵大小

添加一个SquareMatrix类模板继承于它，让其接受一个size_t模板参数用来表示处理的矩阵的大小
//不论SquareMatrix产生多少粉，SquareMatrixBase在代码中只产生一份
template<typename T>
class SquareMatrixBase {
protected:
    void invert(std::size_t matrixSize);
};

template<typename T,std::size_t n>
class SquareMatrix :private SquareMatrixBase<T>
{
private:
    using SquareMatrixBase<T>::invert; //避免派生类隐藏基类的invert函数
public:
    void invert() {
        this->invert(n); //为什么使用this,参阅条款43
    }
};
此处相比于起初节约代码的原因：

当SquareMatrix实例化时，其并不会产生太多的代码，因为其直接调用基类中的invert函数

并且由于基类中的invert不会因为矩阵大小不同而实例化不同的模板类了，因为其生成一份模板类代码，根据矩阵大小的不同，调用其中的invert()函数即可

一些语法注意事项：

因为SquareMatrixBase的功能交给派生类实现了，因此将SquareMatrixBase中的invert()函数声明为protected，不允许外界直接操作SquareMatrixBase

SquareMatrix使用private继承于SquareMatrixBase，因为其用到的技术是前面介绍过的“implemented-terms-of（根据某物实现出）”的技术（可以参阅条款38、39）

另外，在SquareMatrix的invert()中对于基类invert()的调用使用了this指针（这一块内容可以参阅条款43）

第二次修改

现在还有问题：

SquareMatrixBase()用来完成对矩阵的处理，但是SquareMatrixBase如何知道处理的这些数据来自于哪里呢？

因此SquareMatrix()必须使用一种方法，将所操作的数据传递给SquareMatrixBase()

解决方法：

①（不可取的方法）：为SquareMatrixBase()::invert()提供一个指针参数，用来表示要处理的矩阵的数据。这样行的通，电商部不可取，因为SquareMatrixBase()整个类都需要操作这块数据，如果SquareMatrixBase()中有很多成员方法，那么就需要为每一个成员方法都提供这一个指针，因此这种方法不可取

②（本次修改所操作的方法）：在SquareMatrixBase()中存储一个指针，用来存储所要操作的矩阵的数据内存（这块内存来自于派生类）。代码如下：
template<typename T>
class SquareMatrixBase {
    //其余同上
protected:
    SquareMatrixBase(std::size_t n, T* pMem)
        :size(n), pData(pMem) {}

    void setDataPtr(T* ptr) { pData = ptr; } //更改pData的数据
private:
    std::size_t size; //矩阵的大小
    T* pData;         //指向矩阵的内容
};
派生类的代码如下：其将自己存储矩阵的实际数据的指针传递给基类处理，代码如下：
template<typename T, std::size_t n>
class SquareMatrix :private SquareMatrixBase<T>
{
    //其他同上
public:
    SquareMatrix():
        SquareMatrixBase<T>(n, data) {} //将存储矩阵数据的指针传递给基类
private:
    T data[n*n]; //存储矩阵的实际数据
};

第三次修改

紧接着“第二次修改”，上面我们将矩阵数据存储在SquareMatrix类中可能会造成SquareMatrix对象自身非常大

另一种做法是：把矩阵的数据存储在堆上。代码如下：
template<typename T, std::size_t n>
class SquareMatrix :private SquareMatrixBase<T>
{
public:
    SquareMatrix():
        SquareMatrixBase<T>(n, 0), pData(new T[n*n])
    {
        //将它的一个副本交给base class
        this->setDataPtr(pData.get());
    }
private:
    boost::scoped_array<T> pData;
};

经过三次修改，代码已经相对于比较优化了，具体细节在于：
- SquareMatrix的成员函数会单纯地以inline方式调用SquareMatrixBase版本
- SquareMatrixBase类由“持有相同元素类型但矩阵大小不同的”SquareMatrix类对象所共享
- 并且我们为SquareMatrixBase添加了一个setDataPtr()函数，所以当我们操作不同的SquareMatrix对象时（例如SquareMatrix<double,5>和SquareMatrix<double,10>），不会担心某个对象会操作另外一个对象的数据，因为我们使用了setDataPtr()设置了SquareMatrixBase中的矩阵数据指针
关于代码与效率的几个说明：
- ①SquareMatrix的invert()函数，可能比共享版本（SquareMatrixBase的）的invert()函数产生更佳的代码。例如在SquareMatrix中，矩阵大小是个编译器常量，因此可以藉由常量的广传达到最优化，包括把它们折进被生成指令中成为直接操作数。这在SquareMatrixBase中是无法办到的
- ②不同大小的矩阵只拥有单一版本的invert()（SquareMatrixBase中的），可减少执行文件大小，也就因此降低程序的work set大小，并强化指令告诉缓存区内的引用集中化。这些都可能使程序执行得更快速
  - 所谓work set是指对一个在“虚内存环境”下执行的进程而言，其所使用的那一组内存页
- ③另一个效能评比所关心的主题是对象大小：我们在SquareMatrix中存储了一个指针，指向于矩阵的数据，因此SquareMatrix锁创建的对象大小会增加。
  - 另一种做法：去除SquareMatrix中的指针，让SquareMatrixBase存储一个protected指针指向矩阵数据。但是这会导致丧失封装性，另外可能导致资源管理上的混乱和复杂（参阅条款22）
  - 因此，我们在SquareMatrix存储指针，虽然增加了一些空间，但是从利与弊来说，这是值得的

三、附加

本条款是讨论由non-type template parameters（非类型模板参数）带来的膨胀，其实type parameters（类型参数）也会导致膨胀

例如

许多平台上int和long有着相同的二进制表述

所以vector<int>和vector<long>的成员函数有可能完全相同——造成代码重复/膨胀

有些链接器（linkers）会合并相同的函数实现码，但有些不会

因此某些模板被具体化为int和long两个版本，那么就造成代码重复/膨胀

例如

在大多数平台上，所有指针类型都有着相同的二进制表述

因此如果一个templates持有指针，例如list<int*>、list<const int*>、list<SquareMatrix<long,3>*>等等，往往应对每一个成员函数使用唯一一份底层实现

折痕具代表性地意味，如果你实现某些成员函数而它们操作强型指针（即T*），你应该令它们调用另一个操作无类型（即void*）指针的函数，由后者完成实际工作