开始正文之前，做一些背景铺垫，方便读者了解我的工程需求。我的项目是一个客户端消息分发中心，在连接上消息后台后，后台会不定时的给我推送一些消息，我再将它们转发给本机的其它桌面产品去做显示。后台为了保证消息一定可以推到客户端，它采取了一种重复推送的策略，也就是说，每次当我重新连接上后台时，后台会把一段时间内的消息都推给我、而不论这些消息之前是否已经推送过，如果我不加处理的直接推给产品，可能造成同一个消息重复展示多次的问题。为此，我在接收到消息后，会将它们保存在进程中的一个容器中，当有新消息到达时，会先在这个容器里检查有没有收到这条消息，如果有，就不再转发。

1namespace GCM { 2class server_msg_t  3    { 4public: 5voiddump(charconst* prompt);  6 7std::string appname;  8std::string uid;  9std::string msgid; 10time_t recv_first =0; 11time_t recv_last =0; 12intrecv_cnt =0; 13    };1415class WorkEngine16    {17public:18        WorkEngine();19~WorkEngine();2021private:22// to avoid server push duplicate messages to same client.23// note this instance is only accessed when single connection to server arrives message, so no lock needed..24std::vector m_svrmsgs;25    };26}

上面的是经过简化以后的代码，m_svrmsgs 成员存储的就是接收到的所有的后台消息，server_msg_t 代表的就是一个后台消息，appname、uid 用来定位发给哪个产品的哪个实例；msgid 用来唯一的标识一个消息；recv_first、recv_last、recv_cnt 分别表示消息接收的首次时间、最后时间以及重复接收次数。那么现在一个很现实的问题就是，我需要把这些消息序列化到永久存储上去，以便进程重启后这些信息还在。这里我使用了 sqlite 数据库，与此相关的代码封装在了 WorkEngine 的成员函数中，很容易想到的一种函数声明方式是这样：

1namespace GCM { 2class server_msg_t  3    { 4public: 5voiddump(charconst* prompt);  6 7std::string appname;  8std::string uid;  9std::string msgid; 10time_t recv_first =0; 11time_t recv_last =0; 12intrecv_cnt =0; 13    };1415class WorkEngine16    {17public:18        WorkEngine();19~WorkEngine();2021protected:22intdb_store_server_msg (std::vectorconst& vec); 23intdb_fetch_server_msg (std::vector & vec);2425private:26// to avoid server push duplicate messages to same client.27// note this instance is only accessed when single connection to server arrives message, so no lock needed..28std::vector m_svrmsgs;29    };30}31

像 line 22-23 展示的那样，直接使用 std::vector<server_msg_t> 这个容器作为参数（有的人可能觉得我多此一举，直接在函数里访问 m_svrmsgs 成员不就行了，为什么要通过参数传递呢？可能这个例子不太明显，但是确实存在一些情况容器是作为局部变量而非成员变量存在的，这里出于说明目的做了一些简化）。但是我觉得这样写太死板了，万一以后我换了容器呢，这里是不是还要改？也许是泛型算法看多了，总感觉这样写不够“通用”。但是如果写成下面这样，还是换汤不换药：

intdb_store_server_msg (std::vector::iterator beg, std::vector::iterator end);

参考标准库 std::copy 算法，将其改造一番，结果就成了这个样子：

template intdb_store_server_msg(InputIterator beg, InputIterator end);

叫成员函数模板，还是成员模板函数，还是模板成员函数……说不清楚，反正就是成员函数+模板函数。实现的话可以这样写：

1namespace GCM { 2template 3int WorkEngine::db_store_server_msg(InputIterator beg, InputIterator end) 4    { 5intret =0, rowid =0;  6        qtl::sqlite::database db(SQLITE_TIMEOUT); 7 8try 9        {10            db.open(get_db_path().c_str(), NULL);11writeInfoLog("open db for store server msg OK");1213            db.begin_transaction();1415for(auto it = beg; it != end; ++it)16            {17// 1th, insert or update user info18rowid = db.insert_direct("replace into server_msg (appname, uid, msgid, first_recv, last_recv, count) values (?, ?, ?, ?, ?, ?);", 19it->appname, it->uid, it->msgid, it->recv_first, it->recv_last, it->recv_cnt);2021ret++; 22            }2324            db.commit();25            db.close();26writeInfoLog("replace into %d records", ret); 27        }28catch(qtl::sqlite::error &e)29        {30writeInfoLog("manipute db for store server msg error: %s", e.what());31            db.rollback();32            db.close();33return-1;34        }3536return ret; 37    }38}

可以看到，核心代码就是对迭代器区间作遍历 (line 15)。调用方也是非常简洁：

db_store_server_msg(m_svrmsgs.begin(), m_svrmsgs.end());

一行搞定，看起来已经大功告成了，毫无难度可言，那么这篇文章想要说明什么呢？别着急，真正的难点在于从数据库恢复数据。首先直接使用迭代器是不行了，因为我们现在要往容器里插入元素，迭代器只能遍历元素，一点帮助也没有。但是相信读者一定看过类似这样的代码：

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1intmain (void) 2{ 3intarr[] = {1,3,5,7,11 };  4    std::vector vec;  5std::copy (arr, arr +sizeof(arr) /sizeof(int), std::back_inserter(vec)); 6for(auto it = vec.begin (); it != vec.end (); ++ it)  7printf ("%d\n", *it);  8 9return0; 10}

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为了在容器尾部插入元素，标准库算法借助了 back_inserter 这个东东。于是自然而然的想到，我们这里能不能声明 back_inserter 作为输入参数呢? 例如像这样：

template intdb_fetch_server_msg(OutputIterator it);

模板实现这样写：

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1namespace GCM { 2template 3int WorkEngine::db_fetch_server_msg(OutputIterator it) 4    { 5intret =0; 6        qtl::sqlite::database db(SQLITE_TIMEOUT); 7 8try 9        {10            db.open(get_db_path().c_str(), NULL);11writeInfoLog("open db for fetch server msg OK");1213db.query("select appname, uid, msgid, first_recv, last_recv, count from server_msg", 14[&ret, &it](std::stringconst& appname, std::stringconst& uid, std::stringconst& msgid, time_t first_recv, time_t last_recv,int count) {15                    server_msg_t sm; 16sm.appname = appname; 17sm.uid = uid; 18sm.msgid = msgid; 19sm.recv_first = first_recv; 20sm.recv_last = last_recv; 21sm.recv_cnt = count; 22*it = sm;23++ret; 24            }); 2526            db.close();27writeInfoLog("query %d records", ret);28        }29catch(qtl::sqlite::error &e)30        {31writeInfoLog("manipute db for store server msg error: %s", e.what());32            db.close();33return-1;34        }3536return ret;37    }38}

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其实核心就是一句对 back_inserter 的赋值语句 (line 22)。调用方同样是一行搞定：

db_fetch_server_msg (std::back_inserter(m_svrmsgs));

模板声明与模板实现的分离

上面的代码可以正常通过编译，但前提是模板实现与模板调用位于同一文件。考虑到这个类之前已经有许多逻辑，我决定将与数据库相关的内容，转移到一个新的文件(engine_db.cpp)，来减少单个文件的代码量。调整后的文件结构如下：

+ engine.h： WorkEngine 声明

+ engine.cpp：WorkEngine 实现 （包含 engine.h）

+ engine_db.cpp：WorkEngine::db_xxx 模板实现 （包含 engine.h）

重新编译，报了一个链接错误：

1>workengine.obj : error LNK2001: 无法解析的外部符号 "protected: int __thiscall GCM::WorkEngine::db_fetch_server_msg<class std::back_insert_iterator<class std::vector<class GCM::server_msg_t,class std::allocator<class GCM::server_msg_t> > > >(class std::back_insert_iterator<class std::vector<class GCM::server_msg_t,class std::allocator<class GCM::server_msg_t> > >)" (??$db_fetch_server_msg@V?$back_insert_iterator@V?$vector@Vserver_msg_t@GCM@@V?$allocator@Vserver_msg_t@GCM@@@std@@@std@@@std@@@WorkEngine@GCM@@IAEHV?$back_insert_iterator@V?$vector@Vserver_msg_t@GCM@@V?$allocator@Vserver_msg_t@GCM@@@std@@@std@@@std@@@Z)

很明显是模板调用时找不到对应的链接所致。此时需要使用“模板显示实例化”在 engine_db.cpp 文件中强制模板生成对应的代码实体，来和 engine.cpp 中的调用点进行链接。需要在该文件开始处加入下面两行代码：

using namespace GCM;

templateintWorkEngine::db_fetch_server_msg > >(std::back_insert >);

注意模板成员函数显示实例化的语法，我专门查了下《cpp primer》，格式为：

template return_type CLASS::member_func (type1,type2, ……);

对应到上面的语句，就是使用 std::back_insert<std::vector<server_msg_t> > 代替原来的 OutputIterator 类型，来告诉编译器显示生成这样一个函数模板实例。注意这里相同的类型要写两遍，一遍是函数模板参数，一遍是函数参数。然而这个显示实例化语法却没有通过编译：

1>engine_db.cpp(15): error C2061: 语法错误: 标识符“back_inserter”

1>engine_db.cpp(15): error C2974: 'GCM::WorkEngine::db_fetch_server_msg' : 模板 对于 'OutputIterator'是无效参数，应为类型

1>          f:\gdpclient\src\gcm\gcmsvc\workengine.h(137) : 参见“GCM::WorkEngine::db_fetch_server_msg”的声明

1>engine_db.cpp(15): error C3190: 具有所提供的模板参数的“int GCM::WorkEngine::db_fetch_server_msg(void)”不是“GCM::WorkEngine”的任何成员函数的显式实例化

1>engine_db.cpp(15): error C2945: 显式实例化不引用模板类专用化

百思不得其解。出去转了一圈，呼吸了一点新鲜空气，脑袋突然灵光乍现：之前不是有一长串的链接错误吗，把那个里面的类型直接拿来用，应该能通过编译！说干就干，于是有了下面这一长串显示实例化声明：

templateintGCM::WorkEngine::db_fetch_server_msg > > >(classstd::back_insert_iterator > >)

过分的是 —— 居然通过编译了！再仔细看看这一长串类型声明，貌似只是把 vector 展开了而已，我用“浓缩版”的 vector 再声明一次试下有什么变化：

templateintGCM::WorkEngine::db_fetch_server_msg > >(std::back_insert_iterator >);

居然也通过了。看来只是用 back_insert_iterator 代替了 back_inserter 就好了，back_insert_iterator 又是一个什么鬼？查看 back_inserter 定义，有如下发现：

1template inline back_insert_iterator<_Container>back_inserter(_Container& _Cont)2{// return a back_insert_iterator3return(_STDback_insert_iterator<_Container>(_Cont));4}

貌似 back_inserter 就是一个返回 back_insert_iterator 类型的模板函数，与 std::make_pair(a,b) 和  std::pair <A,B> 的关系很像，因为这里要的是一个类型，所以不能直接传 back_inserter 这个函数给显示实例化的声明。好，到目前我止，我们实现了用一个 inserter 或两个 iterator 参数代替笨拙的容器参数、并可以将声明、调用、实现分割在三个不同的文件中，已经非常完美。美中不足的是，模板显示实例化还有一些啰嗦，这里使用 typedef 定义要实例化的类型，将上面的语句改造的更清晰一些：

typedef std::back_insert_iterator > inserter_t;

template intWorkEngine::db_fetch_server_msg(inserter_t);

同理，对 db_store_server_msg 进行同样的改造：

typedef std::vector ::iterator iterator_t;

template intWorkEngine::db_store_server_msg(iterator_t, iterator_t);

这样是不是更完美了？

使用 map 代替 vector

在使用过程中，发现使用 map 可以更快更方便的查询消息是否已经在容器中，于是决定将消息容器定义变更如下：

std::map m_servmsgs;

其中 map 的 value 部分与之前不变，增加的 key 部分为 msgid。这样改了之后，遍历时要使用 "it->second." 代替 "it->"；插入元素时需要使用 “*it = std::make_pair (sm.msgid, sm)” 代替 “*it = sm”。做完上述修改，我发现程序仍然编译不通过。经过一番排查，发现原来是 back_inserter 不能适配 map 容器。因为 back_inserter 对应的 back_insert_iterator 在 = 操作符中会调用容器的 push_back 接口，而这个接口仅有 vector、list、deque 几个容器支持，map 是不支持的。怎么办呢，幸好已经有好心人写好了 map 的插入器 —— map_inserter：

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1#pragmaonce 2 3namespace std 4{ 5template 6class map_inserter { 7 8public: 9typedef std::map<_Key, _Value, _Compare> map_type;10        typedef typename map_type::value_type value_type;1112private:13map_type &m_;1415public:16map_inserter(map_type &_m)17            : m_(_m)18        {}1920public:21template22class map_inserter_helper {23public:24typedef map_inserter<_K, _V, _Cmp> mi_type;25            typedef typename mi_type::map_type map_type;26            typedef typename mi_type::value_type value_type;2728map_inserter_helper(map_type &_m)29                :m_(_m)30            {}3132constvalue_type &operator= (constvalue_type & v) {33m_[v.first] = v.second;34return v;35            }36private:37map_type&m_;38        };3940typedef map_inserter_helper<_Key, _Value, _Compare> mi_helper_type;41mi_helper_typeoperator* () {42return mi_helper_type(m_);43        }4445map_inserter<_Key, _Value, _Compare> &operator++() {46return*this;47        }4849map_inserter<_Key, _Value, _Compare> &operator++(int) {50return*this;51        }5253    };5455template56map_inserter<_K, _V, _Cmp> map_insert(std::map<_K, _V, _Cmp> &m) {57returnmap_inserter<_K, _V, _Cmp>(m);58    }59};

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这段代码我是从网上抄来的，具体请参考下面的链接：std::map 的 inserter 实现。然而不幸的是，这段代码“残疾”了，不知道是作者盗链、还是没有输入完整的原因，这段代码有一些先天语法缺失，导致它甚至不能通过编译，在我的不懈“脑补”过程下，缺失的部分已经通过高亮部位补齐了，众位客官可以直接享用~

特别需要说明的是，最有技术含量的缺失发生在 line 37 的一个引用符，如果没有加入这个，虽然可以通过编译，但在运行过程中，inserter 不能向 map 中插入元素，会导致从数据库读取完成后得到空的 map。我一直尝试查找这个文章的原文，但是一无所获，对于互联网传播过程中发现这样驴头马嘴的讹误事件，本人表示非常痛心疾首（虽然我不是很懂，但你也不能坑我啊）……

好了，话归正题，有了 map_inserter 后，我们就可以这样声明了：

typedef std::map_inserter > inserter_t;

template intWorkEngine::db_fetch_server_msg(inserter_t);

对于这个 map_inserter 实现，我们需要传递 map 的三个模板参数，而不是 map 本身这个参数，我不太清楚是一种进步、还是一种退步，反正这个 map_inserter 有点儿怪，没有封装成 map_insert_iterator + map_inserter 的形式，和标准库的实现水平还是有差异的，大家将就看吧。调用方也需要进行一些微调：

db_fetch_server_msg(std::map_inserter >(m_svrmsgs));

看看，没有标准库实现的简洁吧，到底是山寨货啊~ 幸好我们已经封装了 inserter_t 类型，可以改写成这样：

db_fetch_server_msg(inserter_t(m_svrmsgs));

简洁多了。现在我们再看下项目的文件组成：

1

2

3

4

5

+ map_inserter.hpp： map_inserter 声明+实现

+ engine.h： WorkEngine 声明 （包含 map_inserter.hpp)

+ engine.cpp：WorkEngine 实现 （包含 engine.h)

+ engine_db.cpp：WorkEngine::db_xxx 模板实现 （包含 engine.h)

……

这里为了降低复杂度，将 map_inserter 放在头文件中进行共享，类似于标准库头文件的使用方式。

使用普通模板函数代替类成员模板函数

本文的最后，我们再回头看一下上面例子中的两个成员模板函数，发现它们并没有使用到类中的其它成员，其实完全可以将它们独立成两个普通模板函数去调用，例如改成这样：

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1namespaceGCM {2classserver_msg_t3{4public:5void dump(charconst*prompt);67        std::stringappname;8        std::stringuid;9        std::stringmsgid;10        time_t recv_first =0;11        time_t recv_last =0;12int recv_cnt =0;13};1415classWorkEngine16{17public:18WorkEngine();19        ~WorkEngine();2021private:22//to avoid server push duplicate messages to same client.23//note this instance is only accessed when single connection to server arrives message, so no lock needed..24        std::vectorm_svrmsgs;25};2627    template 28intdb_store_server_msg(InputIterator beg, InputIterator end);29    template 30intdb_fetch_server_msg(OutputIterator it);3132    typedef std::map ::iterator iterator_t;33    typedef std::map_inserter >inserter_t;34 }

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将模板函数声明从类中移到类外(line 27-30)，同时修改 engine_db.cpp 中两个类的定义和显示实例化语句，去掉类限制(WorkEngine::)：

templateintdb_fetch_server_msg(inserter_t);

template intdb_store_server_msg(iterator_t, iterator_t);

调用处不需要修改。再次编译报错：

1>engine_db.cpp(16): warning C4667: “int GCM::db_fetch_server_msg(GCM::inserter_t)”: 未定义与强制实例化匹配的函数模板

1>engine_db.cpp(17): warning C4667: “int GCM::db_store_server_msg(GCM::iterator_t,GCM::iterator_t)”: 未定义与强制实例化匹配的函数模板

1>    正在创建库 F:\gdpclient\src\gcm\Release\gcmsvc.lib 和对象 F:\gdpclient\src\gcm\Release\gcmsvc.exp

1>workengine.obj : error LNK2001: 无法解析的外部符号 "int __cdecl GCM::db_fetch_server_msg<class std::map_inserter<class std::basic_string<char,struct std::char_traits<char>,class std::allocator<char> >,class GCM::server_msg_t,struct std::less<class std::basic_string<char,struct std::char_traits<char>,class std::allocator<char> > > > >(class std::map_inserter<class std::basic_string<char,struct std::char_traits<char>,class std::allocator<char> >,class GCM::server_msg_t,struct std::less<class std::basic_string<char,struct std::char_traits<char>,class std::allocator<char> > > >)" (??$db_fetch_server_msg@V?$map_inserter@V?$basic_string@DU?$char_traits@D@std@@V?$allocator@D@2@@std@@Vserver_msg_t@GCM@@U?$less@V?$basic_string@DU?$char_traits@D@std@@V?$allocator@D@2@@std@@@2@@std@@@GCM@@YAHV?$map_inserter@V?$basic_string@DU?$char_traits@D@std@@V?$allocator@D@2@@std@@Vserver_msg_t@GCM@@U?$less@V?$basic_string@DU?$char_traits@D@std@@V?$allocator@D@2@@std@@@2@@std@@@Z)

1>workengine.obj : error LNK2001: 无法解析的外部符号 "int __cdecl GCM::db_store_server_msg<class std::_Tree_iterator<class std::_Tree_val<struct std::_Tree_simple_types<struct std::pair<class std::basic_string<char,struct std::char_traits<char>,class std::allocator<char> > const ,class GCM::server_msg_t> > > > >(class std::_Tree_iterator<class std::_Tree_val<struct std::_Tree_simple_types<struct std::pair<class std::basic_string<char,struct std::char_traits<char>,class std::allocator<char> > const ,class GCM::server_msg_t> > > >,class std::_Tree_iterator<class std::_Tree_val<struct std::_Tree_simple_types<struct std::pair<class std::basic_string<char,struct std::char_traits<char>,class std::allocator<char> > const ,class GCM::server_msg_t> > > >)" (??$db_store_server_msg@V?$_Tree_iterator@V?$_Tree_val@U?$_Tree_simple_types@U?$pair@$$CBV?$basic_string@DU?$char_traits@D@std@@V?$allocator@D@2@@std@@Vserver_msg_t@GCM@@@std@@@std@@@std@@@std@@@GCM@@YAHV?$_Tree_iterator@V?$_Tree_val@U?$_Tree_simple_types@U?$pair@$$CBV?$basic_string@DU?$char_traits@D@std@@V?$allocator@D@2@@std@@Vserver_msg_t@GCM@@@std@@@std@@@std@@@std@@0@Z)

前两个 warning 是因为由成员函数变为普通函数后，显示实例化需要放在函数实现后面，我们将这两条语句调整到文件末尾就好了。对于后面两个链接 error，百思不得其解，后来使用一个非常简单的 test 模板函数做试验，发现是命名空间搞的鬼，需要在每个函数的定义和显示实例化语句前加上命名空间限定(GCM::)：

templateintGCM::db_fetch_server_msg(inserter_t);

template intGCM::db_store_server_msg(iterator_t, iterator_t);

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