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从汇编的眼光看C++(之递归函数与模板类)

 

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    递归,相信有过基本C语言经验的朋友都明白,就是函数自己调用自己。所以,本质上说,它和普通的函数调用没有什么区别。今天之所以会把模板类和递归联系在一起,是因为我们可以用递归的方法实现模板的递归。闲话不多说,我们先从一个统计函数开始说起。

 

 

int process(int m) 

    int index = 0; 

    int count = 0; 

    assert(m >= 0); 

 

    for (; index <=m; index++){ 

        count += index; 

    } 

 

    return count; 

int process(int m)

{

       int index = 0;

       int count = 0;

       assert(m >= 0);

 

       for (; index <=m; index++){

              count += index;

       }

 

       return count;

}

    上面的代码不太难。大家可以看一下,其实就是一个和计算函数,它计算从0~m递增的总和是多少。那么这样的一段代码,用递归应该怎么写呢?大家可以自己试一下。下面的代码是我自己的一个方案,供大家参考。

 

 

int process(int m) 

    assert(m >= 0); 

 

    if(m == 0) 

        return 0; 

    else 

        return process(m -1) + m; 

int process(int m)

{

       assert(m >= 0);

 

       if(m == 0)

              return 0;

       else

              return process(m -1) + m;

}    我们看到,递归的目的就是把大的计算拆分到小的计算,最后再进行计算合并。比如说,我们计算process(5),那就需要计算process(4);process(4)又需要计算process(3);process(3)又需要计算process(2);process(2)有需要计算process(1);process(1)计算有需要process(0);process(0)就可以得到结果了,数值为0,那么进而可以得到process(1),以此类推,最后可以得到结果process(5)的数值。这就是递归处理的全过程。

 

    那么,这和模板类有什么关系,我们可以看看下面这个范例:

 

 

template<int m> 

class calculate 

public: 

    static int process() 

    { 

        return calculate<m-1>::process() + m; 

    } 

}; 

 

template<> 

class calculate<0> 

public: 

    static int process() 

    { 

        return 0; 

    } 

}; 

template<int m>

class calculate

{

public:

       static int process()

       {

              return calculate<m-1>::process() + m;

       }

};

 

template<>

class calculate<0>

{

public:

       static int process()

       {

              return 0;

       }

};

    上面这段代码非常有意思。我们发现模板的数据类型不再是int、double或者是自己定义的数据类型,而是一个一个具体的数字。但是每一种数字也代表了一种类型,所以说,calculate<5>和calculate<4>就是两种不同的类。除此之外,我们还是用到了静态处理函数。但是这里的静态函数有点特别,我们发现静态函数process需要调用另外一个类的静态函数,也就是calculate<m-1>的静态函数才能获得结果。所以为了获得结果,我们需要创建很多的类和很多的静态函数。那么,类什么时候结束呢?我们看到了calculate下面还有一个类,那就是calculate的特化模板,也就是说那m=0的时候,并不再继续向下处理了,计算开始回归。那么这个类怎么应用呢,我们来一起看一看:

 

 

258:      int value = calculate<5>::process(); 

004013D8   call        @ILT+45(calculate<5>::process) (00401032) 

004013DD   mov         dword ptr [ebp-4],eax 

259:      return; 

260:  } 

258:      int value = calculate<5>::process();

004013D8   call        @ILT+45(calculate<5>::process) (00401032)

004013DD   mov         dword ptr [ebp-4],eax

259:      return;

260:  }

    上面就是调用引申的汇编的代码。汇编和一般的函数调用无异,我们可以跟进去看看:

 

 

242:          return calculate<m-1>::process() + m; 

00401F68   call        @ILT+40(calculate<4>::process) (0040102d) 

00401F6D   add         eax,5 

243:      } 

242:          return calculate<m-1>::process() + m;

00401F68   call        @ILT+40(calculate<4>::process) (0040102d)

00401F6D   add         eax,5

243:      }

    上面的代码省略了中间的跳转。我们发现代码继续调用了calculate<4>的静态处理函数。这种调用当然会一直持续下去。那什么时候结束呢?对。就是前面说过的calculate<1>的静态函数,就是前面说的特化函数,我们可以一起看看:

 

 

250:      static int process() 

251:      { 

00402090   push        ebp 

00402091   mov         ebp,esp 

00402093   sub         esp,40h 

00402096   push        ebx 

00402097   push        esi 

00402098   push        edi 

00402099   lea      

补充:软件开发 , C++ ,
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