与使用实例变量相比，使用类模板参数有什么好处？

What's the benefit of using a class template parameter over using an instance variable?

本文关键字：参数 什么 变量 实例      更新时间：2023-10-16

当接触到微控制器编程(Arduino)时，我看到了以下类来控制特定引脚上的LED:

template <const uint8_t PIN>
class LED
{
  public:
  LED()
  {
    pinMode(PIN, OUTPUT);
  }
  void turnOn()
  {
    digitalWrite(PIN, HIGH);
  }
  void turnOff()
  {
    digitalWrite(PIN, LOW);
  }
};
我可以通过 使用它
LED<8> led;
led.turnOn();

点亮引脚8上的LED。

但我问自己:为什么引脚作为模板参数给出，为什么不作为实例属性?头等舱比这个有什么好处?

class LED
{
  public:
  LED(uint8_t ledPin) : pin(ledPin)
  {
    pinMode(pin, OUTPUT);
  }
  void turnOn()
  {
    digitalWrite(pin, HIGH);
  }
  void turnOff()
  {
    digitalWrite(pin, LOW);
  }
  private:
  uint8_t pin;
};

，并像这样使用:

LED led(8);
led.turnOn();

使用第一个类是否比第二个类有优势，或者这只是一个品味问题?:)

"使用第一个类比第二个类有优势吗?还是这只是一个品味问题? "：）"

是的。在模板情况下，编译器可以直接使用数值，而不需要存储变量，节省内存(在非模板情况下，数字必须存储在RAM中)和功耗(您需要指令将字节保存到内存中，然后加载到寄存器中，而不是直接加载到寄存器中)。

这两个节省是如此之小，在普通PC的情况下，它真的不重要，但在小型设备(如微控制器)与低RAM(~小于1MB)和慢CPU的情况下，每一个字节的问题。

然而，如果你使用更多的引脚模板(不同的编号)，你的应用程序将包含多个方法来打开和关闭它(对于每个使用的引脚编号)增加可执行文件的大小。在这种情况下，你是在为数据和CPU功耗节省内存，而不是为应用程序节省内存，然后这取决于你更需要什么——更小的应用程序有更大的内存和CPU功耗，或者反之亦然。

正如Laethnes所指出的，它可以帮助提高速度和内存消耗。我还想指出一些更基本的东西:

模板参数强制在编译时做出决定。

这是一个关于你的代码和它应该如何使用的非常有力的声明。就你的情况而言，我认为这是合适的。

您的示例处理具有LED附件的Arduino板。在任何类似的设置中，你都可以提前知道LED的哪个数字引脚会亮起。你如何设置你的硬件是不可能在程序运行时改变的。

将引脚作为模板参数是对基本假设的严格执行;它使得不可能运行时决定影响LED的引脚编号。如果它是一个普通的构造函数参数，你的类的用户可以在运行时做一些计算，然后根据这些计算的结果决定LED在上的哪个引脚，在你的情况下，这可能不是一个有效的事情。

当然，也许你真的需要处理运行时硬件配置的变化。如果是这种情况，模板参数只会成为您的障碍。一般来说，如果可以进行编译时强制执行，那么所做的对正确性是有利的。
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