Java 泛型与 C++ 模板有何不同？为什么我不能使用 int 作为参数？

Question

我正在尝试创建

ArrayList<int> myList = new ArrayList<int>();

在 Java 中，但这不起作用。

有人可以解释为什么int 作为类型参数不起作用吗？
将Integer 类用于int 原始作品，但有人可以解释为什么int 不被接受吗？

Java 1.6 版

Answer 1

Java 泛型与 C++ 模板如此不同，因此我不打算在此处列出它们的区别。 （详情请参阅What are the differences between “generic” types in C++ and Java?。）

在这种特殊情况下，问题在于您不能将原语用作泛型类型参数（请参阅JLS §4.5.1：“类型参数可能是引用类型或通配符。”）。

但是，由于自动装箱，您可以执行以下操作：

List<Integer> ints = new ArrayList<Integer>();
ints.add(3); // 3 is autoboxed into Integer.valueOf(3)

这样可以消除一些痛苦。不过，这肯定会损害运行时效率。

Answer 2

int 不起作用的原因是您不能将原始类型用作 Java 中的泛型参数。

至于您的实际问题，C++ 模板与 Java 泛型有何不同，答案是它们真的非常不同。这些语言本质上应用完全不同的方法来实现相似最终效果。

Java 倾向于关注泛型的定义。即，仅通过考虑泛型中的代码来检查泛型定义的有效性。如果参数没有得到适当的约束，就不能对它们执行某些操作。不考虑最终调用它的实际类型。

C++ 正好相反。仅对模板本身进行最少的验证。它实际上只需要可解析即可被认为是有效的。定义的实际正确性是在使用模板的地方完成的。

Answer 3

它们是非常不同的概念，可以用来执行一些但不是所有相同的任务。正如其他回复中所说，要了解所有差异需要相当多的时间，但这是我认为的粗略。

泛型允许通过泛型容器的单个实例化来实现运行时多态容器。在 Java 中，所有（非原始）对象都是引用，并且所有引用的大小相同（并且具有一些相同的接口），因此可以由字节码处理。然而，只有字节码实例化的必要含义是类型擦除器；您无法分辨容器是用哪个类实例化的。这在 C++ 中不起作用，因为对象模型根本不同，其中对象并不总是被引用。

模板允许通过多个实例化编译时多态容器（以及通过在 c++ 类型系统上提供（当前弱类型）语言的模板元编程。）。这允许对给定类型进行专门化，缺点是可能需要多个编译实例化而导致“代码膨胀”。

模板比泛型更强大；前者实际上是嵌入在 C++ 中的另一种语言，而据我所知，后者仅在容器中有用

Answer 4

主要区别在于它们的实现方式，但它们的名称准确地描述了它们的实现。

模板的行为类似于模板。所以，如果你写：

template<typename T>
void f(T s)
{
    std::cout << s << '\n';
}

...
int x = 0;
f(x);
...

编译器应用模板，因此最终编译器将代码视为：

void f_generated_with_int(int s)
{
    std::cout << s << '\n';
}

...
int x = 0;
f_generated_with_int(x);
...

因此，对于用于调用f 的每种类型，都会“生成”一个新代码。

另一方面，泛型只进行类型检查，但随后所有类型信息都将被删除。所以，如果你写：

class X<T> {
    private T x;

    public T getX() { return x; }
    public void setX(T x) { this.x = x; }
}

...
Foo foo = new Foo();
X<Foo> x = new X<>();
x.setX(foo);
foo = x.getX();
...

Java 像这样编译它：

class X {
    private Object x;

    public Object getX() { return x; }
    public void setX(Object x) { this.x = x; }
}

...
Foo foo = new Foo();
X x = new X();
x.setX(foo);
foo = (Foo)x.getX();
...

最后：

• 模板需要对模板化函数的每次调用进行实例化（在每个 .cpp 文件的编译中），因此模板的编译速度较慢
• 对于泛型，您不能使用原语，因为它们不是 Object，所以泛型的通用性较差

Answer 5

您不能在 Java 中使用原语作为类型参数。 Java 的泛型值得通过类型擦除，这意味着编译器会检查您是否使用了定义它们的类型，但是在编译时，所有内容都被视为对象。由于 int 和其他原语不是对象，因此不能使用它们。相反，请使用整数。

Answer 6

那是因为 int 是一个原语，它是一个known issue。

如果你真的想要，你可以继承/编写你自己的集合来做到这一点。

Answer 7

您可以尝试来自 GNU Trove 的 TIntArraList，它的作用类似于 int 值的 ArrayList。

Answer 8

对于您的问题，Java 对象在某种程度上等同于 C++ 中的指针。

Java 会进行垃圾收集，因为这些动态对象在某些时候会“看不见”（不再被指向），然后需要进行空间清理。

int 被识别为原始类型，因此无法返回 null，这就是 Java 泛型不能接受原始类型的原因。为了表明元素没有以Map、Set、List 的形式存储在Java 容器中，方法将返回null。那如果不能回null，你还回什么？

对于std::array，静态和动态数组，C++ 强制您定义默认构造函数，这是因为 C++ 数组是类型数组，而不是 Java 中的指针数组。您必须指出哪个默认值（Java 中的null 值）将采用这种结构中的对象。

想一想，在 Java 中，数组中的任何对象默认为 null，在 C++ 中，除非您声明一个指针数组并将所有指针设置为 0x0 或（最好）为 nullptr .