Template and Generics -- Language Part

眾所週知，Java跟C#都是從C++演變而來。
既然C++有Template，Java在5.0，C#在2.0的時期分別引進了Generics，
雖然看起來很像，看其中差異還是不小，列出重要的幾點份來討論。

Generics不能接受Nontype Parameter

由於實作方式的不同，Generics拿掉了這個

lang: cpp

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template <typename T, int MAXSIZE> class Stack {
	T stack[MAXSIZE];
};

Generic不支援Specialization

不管是Full Specialization或是 Partial Specialization，通通不行。所以也寫不出這樣的程式碼。

lang: cpp

1 2	template <typename T> class Foo {}; template <> class Foo<int> {};

Template不對Type作任何限制，而Generics能擁有Bound Type

這點才是最大的不同，假設我們要寫一個兩樹相加的Generic function。
在C++我們會這麼寫

lang: cpp

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template <typename T> T sum2(T a, T b) { return a + b; }
sum2(100, 200);
sum2(string("Hello"), string("World"));

可以看到，只要有定義operator+，我們什麼東西都能相加。
同樣的Code，如果改寫成C#的話

lang: c#

public static T sum2<T>(T a, T b)
{
    return a + b;
}

連編譯都邊不過。原因出在Template是在Compile-Time完成的，在編譯的時刻就能檢查出operator+是否存在，而Java跟C#的Generics是在Runtime則否，必須對Type有其一定的限制，在這個範例裡面，我們需要這個Type要有相加的能力，才能作相加的動作。

lang: java

public <T extends Number> T sum(T a, T b) {
  T newValue = a.sum(b);
  return newValue;
 }

所有從Number衍生出來的子類別，Integer，Double等都可以使用，不過String不行。
不過.Net 4.0之後有更好的解法，掠過編譯時期的型別檢查，不過Java沒有此特性。

lang: c#

public static T sum2<T>(T a, T b)
{
    dynamic a_ = a;
    dynamic b_ = b;
    return a_ + b_;
}

Template不支援Covariance和Contravariance

這是另一個大題目，同樣在.Net 4.0之後，支援了Covariance和Contravariance。Java的版本有無支援也需要確認。
以後有時間再仔細描述。在C#可以寫這樣的Code

Covariance Example lang: c#

class Base
{
}
class Derived : Base
{
}
public static void Run(IEnumerable<Base> bases)
{
}
IEnumerable<Derived> derivedBases = new Derived[] { new Derived(), new Derived() };
Run(derivedBases);

類似的程式碼在C++就失敗了…

Covariance Example lang: c#

class Animal
{
    public void Feed() {}
}
class Frog : Animal {
}
static void DoSomethingToAFrog(Action<Frog> action, Frog frog)
{
        action(frog);
}
Action<Animal> feed = animal => { animal.Feed(); };
DoSomethingToAFrog(feed, new Frog());

其他Template高級技巧

例如SFINAE，Template Template Parameter等，由於學習門檻相當高，所以Generics都把它拿掉了。