C++ 模板详解（二）

C++模板

四、类模板的默认模板类型形参

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　　1、可以为类模板的类型形参提供默认值，但不能为函数模板的类型形参提供默认值。函数模板和类模板都可以为模板的非类型形参提供默认值。

　　2、类模板的类型形参默认值形式为：template<class T1, class T2=int> class A{};为第二个模板类型形参T2提供int型的默认值。

　　3、类模板类型形参默认值和函数的默认参数一样，如果有多个类型形参则从第一个形参设定了默认值之后的所有模板形参都要设定默认值，比如template<class T1=int, class T2>class A{};就是错误的，因为T1给出了默认值，而T2没有设定。

　　4、在类模板的外部定义类中的成员时template 后的形参表应省略默认的形参类型。比如template<class  T1, class T2=int> class A{public: void h();}; 定义方法为template<class T1,class T2> void A<T1,T2>::h(){}。

定义类模板类型形参：

 演示实例1：

　　TemplateDemo.h

#ifndef TEMPLATE_DEMO_HXX
#define TEMPLATE_DEMO_HXX

template<class T> class A{
    public:
        T g(T a,T b);
        A();
};

#endif

　　TemplateDemo.cpp

#include<iostream.h>
#include "TemplateDemo.h"

template<class T> A<T>::A(){}

template<class T> T A<T>::g(T a,T b){
    return a+b;
}

void main(){
    A<int> a;
    cout<<a.g(2,3)<<endl;
}

　　运行结果：       5

 　　类模板的默认模板类型形参示例1：

　　TemplateDemo03.h

#ifndef TEMPLATE_DEMO_03
#define TEMPLATE_DEMO_03
//定义带默认类型形参的类模板。这里把T2默认设置为int型。
template<class T1,class T2=int> class CeilDemo{
    public:
        int ceil(T1,T2);
};
//在类模板的外部定义类中的成员时template 后的形参表应省略默认的形参类型。
template<class T1,class T2> 
int CeilDemo<T1,T2>::ceil(T1 a,T2 b){
    return a>>b;
}

#endif

　　TemplateDemo03.cpp

#include<iostream.h>
#include "TemplateDemo03.h"

void main(){
    CeilDemo<int> cd;
    cout<<cd.ceil(8,2)<<endl;
}

　　运行结果：　　　　　　　2　

　　在类模板的外部定义类中的成员时template 后的形参表应省略默认的形参类型，如果没有省略，不会出现编译错误而是提出警告：

--------------------Configuration: TemplateDemo03 - Win32 Debug--------------------
Compiling...
TemplateDemo03.cpp
g:\c++\cdaima\templatedemo03\templatedemo03.h(12) : 
warning C4519: default template arguments are only allowed on a class template; ignored

TemplateDemo03.obj - 0 error(s), 1 warning(s)

　　原作者：类模板类型形参默认值和函数的默认参数一样，如果有多个类型形参则从第一个形参设定了默认值之后的所有模板形参都要设定默认值，比如template<class T1=int, class T2>class A{};就是错误的，因为T1给出了默认值，而T2没有设定。

实例测试如下：

　　类模板的默认模板类型形参示例2：

 　　TemplateDemo03.h 

#ifndef TEMPLATE_DEMO_03
#define TEMPLATE_DEMO_03

template<class T1=int,class T2,class T3> class CeilDemo{
    public:
        int ceil(T1,T2,T3);
};

template<class T1,class T2,class T3> 
int CeilDemo<T1,T2,T3>::ceil(T1 a,T2 b,T3 c){
    return a+b+c;
}

#endif

　　TemplateDemo03.cpp

#include<iostream.h>
#include "TemplateDemo03.h"

void main(){
    CeilDemo<int,int> cd;
    cout<<cd.ceil(2,3,4)<<endl;
}

　　运行结果：　　　　　　　　9　　

　　上例中我们看到，虽然多个类型形参则从第一个形参T1设定了默认值为int类型，但后面的两个并没有设定默认值。我们在声明对象的时候指明了T2和T3的类型都为int类型，编译、运行没有任何警告和错误。但并不能否定原作者是错的，这只是一个特例，看下面的示例：

类模板的默认模板类型形参示例3：

　　TemplateDemo03.h

#ifndef TEMPLATE_DEMO_03
#define TEMPLATE_DEMO_03

template<class T1=int,class T2,class T3> class CeilDemo{
    public:
        double ceil(T1,T2,T3);
};

template<class T1,class T2,class T3> 
double CeilDemo<T1,T2,T3>::ceil(T1 a,T2 b,T3 c){
    return a+b+c;
}

#endif

　　TemplateDemo03.cpp

#include<iostream.h>
#include "TemplateDemo03.h"

void main(){
    CeilDemo<double,double> cd;
    cout<<cd.ceil(2,3.1,4.1)<<endl;
}

　　编译错误：

--------------------Configuration: TemplateDemo03 - Win32 Debug--------------------
Compiling...
TemplateDemo03.cpp
g:\c++\cdaima\templatedemo03\templatedemo03.h(12) : 
error C2244: 'CeilDemo<T1,T2,T3>::ceil' : unable to resolve function overload
g:\c++\cdaima\templatedemo03\templatedemo03.cpp(6) : 
error C2065: 'cd' : undeclared identifier
g:\c++\cdaima\templatedemo03\templatedemo03.cpp(6) : 
error C2228: left of '.ceil' must have class/struct/union type
Error executing cl.exe.

TemplateDemo03.obj - 3 error(s), 0 warning(s)

　　从上面的例子我们可以看出，当我们试图把T2和T3定义为double类型就会出现错误（T1默认定义的是int类型）。那是不是我们按照作者所说把T2和T3也设定为默认值double，是否还会出现错误？看下面的示例：

类模板的默认模板类型形参示例4：

　　TemplateDemo03.h

#ifndef TEMPLATE_DEMO_03
#define TEMPLATE_DEMO_03

template<class T1=int,class T2=double,class T3=double> class CeilDemo{
    public:
        double ceil(T1,T2,T3);
};

template<class T1,class T2,class T3> 
double CeilDemo<T1,T2,T3>::ceil(T1 a,T2 b,T3 c){
    return a+b+c;
}

#endif

　　TemplateDemo03.cpp

#include<iostream.h>
#include "TemplateDemo03.h"

void main(){
    CeilDemo<int,double,double> cd;
    cout<<cd.ceil(2,3.1,4.1)<<endl;
}

　　编译错误：

--------------------Configuration: TemplateDemo03 - Win32 Debug--------------------
Compiling...
TemplateDemo03.cpp
g:\c++\cdaima\templatedemo03\templatedemo03.h(12) : 
error C2244: 'CeilDemo<T1,T2,T3>::ceil' : unable to resolve function overload
g:\c++\cdaima\templatedemo03\templatedemo03.cpp(6) : 
error C2065: 'cd' : undeclared identifier
g:\c++\cdaima\templatedemo03\templatedemo03.cpp(6) : 
error C2228: left of '.ceil' must have class/struct/union type
Error executing cl.exe.

TemplateDemo03.obj - 3 error(s), 0 warning(s)

　　从结果我们可以看出，和上例是一样的错误。从实例中我们可以总结如下：类模板如果有多个类型形参，如果使用类型形参默认值则尽量放在参数列表的末尾，而且默认的参数类型必须相同。如果从第一个形参设定了默认值之后的所有模板形参都要设定和第一个形参同类型的默认值。（声明：本人也是刚接触C++，以上只是我经过实例演示对原作者提出的一些质疑，可能我的示例有不到之处，还望大神们不吝赐教，共同完善此博客，给像我一样的菜鸟提供一个学习的平台！）

 

　　接下来验证“不能为函数模板的类型形参提供默认值”：

 类模板的默认模板类型形参示例5：

 　　TemplateDemo04.cpp

#include<iostream.h>

template<class T1,class T2,class T3>
T1 sum(T1 a,T2 b,T3 c=int){
    return a+b+c;
} 

void main(){
    cout<<sum<double,double>(1.1,2.1,3)<<endl;
}

　　编译错误：

--------------------Configuration: TemplateDemo04 - Win32 Debug--------------------
Compiling...
TemplateDemo04.cpp
g:\c++\cdaima\templatedemo04\templatedemo04.cpp(4) : 
error C2062: type 'int' unexpected
Error executing cl.exe.

TemplateDemo04.obj - 1 error(s), 0 warning(s)

　　更改之后的TemplateDemo.cpp

#include<iostream.h>

template<class T1,class T2,class T3>
T1 sum(T1 a,T2 b,T3 c){
    return a+b+c;
} 

void main(){
    cout<<sum<double,short,int>(1.1,3,257)<<endl;
}

　　运行结果：　　　261.1　　　　　

　　 原作者演示实例如下：

类模板非类型形参示例
//模板的声明或定义只能在全局，命名空间或类范围内进行。即不能在局部范围，函数内进行，比如不能在main函数中声明或定义一个模板。
//类模板的定义
template<class T>class A{public:T g(T a, T b); A();};  //定义带有一个类模板类型形参T的类A
template<class T1,class T2>class B{public:void g();}; //定义带有两个类模板类型形参T1，T2的类B
//定义类模板的默认类型形参，默认类型形参不适合于函数模板。
template<class T1,class T2=int> class D{public: voidg();}; //定义带默认类型形参的类模板。这里把T2默认设置为int型。
//template<class T1=int, class T2>class E{}; //错误，为T1设了默认类型形参则T1后面的所有形参都必须设置认默值。

//以下为非类型形参的定义
//非类型形参只能是整型，指针和引用，像double，String, String **这样的类型是不允许的。但是double &，double *对象的引用或指
针是正确的。
template<class T1,int a> class Ci{public:void g();}; //定义模板的非类型形参，形参为整型
template<class T1,int &a>class Cip{public:void g();}; 
template<class T1,A<int>* m> class Cc{public:void g();}; //定义模板的模板类型形参，形参为int型的类A的对象的指针。
template<class T1,double*a>class Cd{public:void g();};  //定义模板的非类型形参，形参为double类型的引用。
class E{}; template<class T1,E &m> class Ce{}; //非类型模板形参为对象的引用。
//以下非类型形参的声明是错误的。
//template<class T1,A m>class Cc{}; //错误，对象不能做为非类型形参，非类型模板形参的类型只能是对象的引用或指针。
//template<class T1,double a>class Cc{}; //错误，非类型模板的形参不能是double类型，可以是double的引用。
//template<class T1,A<int> m>class Cc{}; //错误，非类型模板的形参不能是对象，必须是对象的引用或指针。这条规则对于模板型参
也不例外。
//在类模板外部定义各种类成员的方法，
//typeid(变量名).name()的作用是提取变量名的类型，如int a，则cout<<typeid(a).name()将输出int
template<class T>   A<T>::A(){cout<<"class A goucao"<<typeid(T).name()<<endl;} //在类模板外部定义类的构造函数的方法
template<class T> T A<T>::g(T a,T b){cout<<"class A g(T a,T b)"<<endl;} //在类模板外部定义类模板的成员
template<class T1,class T2>  voidB<T1,T2>::g(){cout<<"class g f()"<<typeid(T1).name()<<typeid(T2).name()<<endl;}
//在类外面定义类的成员时template后面的模板形参应与要定义的类的模板形参一致
template<class T1,int a>     voidCi<T1,a>::g(){cout<<"class Ci g()"<<typeid(T1).name()<<endl;}
template<class T1,int &a>    voidCip<T1,a>::g(){cout<<"class Cip g()"<<typeid(T1).name()<<endl;} 
//在类外部定义类的成员时，template后的模板形参应与要定义的类的模板形参一致
template<class T1,A<int> *m> voidCc<T1,m>::g(){cout<<"class Cc g()"<<typeid(T1).name()<<endl;}
template<class T1,double* a> voidCd<T1,a>::g(){cout<<"class Cd g()"<<typeid(T1).name()<<endl;}

//带有默认类型形参的模板类，在类的外部定义成员的方法。
//在类外部定义类的成员时，template的形参表中默认值应省略
template<class T1,class T2>  voidD<T1,T2>::g(){cout<<"class D g()"<<endl;}
//template<class T1,class T2=int> void D<T1,T2>::g(){cout<<"class D k()"<<endl;} //错误，在类模板外部定义带有默认类型的形
参时，在template的形参表中默认值应省略。
//定义一些全局变量。
int e=2;  doubleed=2.2; double*pe=&ed;
A<int> mw; A<int> *pec=&mw; E me;

//main函数开始
int main()
{ // template<class T>void h(){} //错误，模板的声明或定义只能在全局，命名空间或类范围内进行。即不能在局部范围，函数内进行。
//A<2> m; //错误，对类模板不存在实参推演问题，类模板必须在尖括号中明确指出其类型。
//类模板调用实例
A<int> ma; //输出"class A goucao int"创建int型的类模板A的对象ma。
B<int,int> mb; mb.g(); //输出"class B g() int int"创建类模板B的对象mb，并把类型形参T1和T2设计为int
//非类型形参的调用
//调用非类型模板形参的实参必须是一个常量表达式，即他必须能在编译时计算出结果。任何局部对象，局部变量，局部对象的地址，局部
变量的地址都不是一个常量表达式，都不能用作非类型模板形参的实参。全局指针类型，全局变量，全局对象也不是一个常量表达式，不能
用作非类型模板形参的实参。
//全局变量的地址或引用，全局对象的地址或引用const类型变量是常量表达式，可以用作非类型模板形参的实参。
//调用整型int型非类型形参的方法为名为Ci，声明形式为template<class T1,int a> class Ci
Ci<int,3>//正确，数值R是一个int型常量，输出"class Ci g() int"
const int a2=3; Ci<int,a2> mci1; mci1.g(); //正确，因为a2在这里是const型的常量。输出"class Ci g() int"
//Ci<int,a> mci; //错误，int型变量a是局部变量，不是一个常量表达式。
//Ci<int,e> mci; //错误，全局int型变量e也不是一个常量表达式。
//调用int&型非类型形参的方法类名为Cip，声明形式为template<class T1,int &a>class Cip
Cip<int,e> mcip;  //正确，对全局变量的引用或地址是常量表达式。
//Cip<int,a> mcip1; //错误，局部变量的引用或地址不是常量表达式。
//调用double*类型的非类形形参类名为Cd，声明形式为template<class T1,double *a>class Cd
Cd<int,&ed> mcd; //正确，全局变量的引用或地址是常量表达式。
//Cd<int,pe> mcd1; //错误，全局变量指针不是常量表达式。
//double dd=3.3; //错误，局部变量的地址不是常量表达式，不能用作非类型形参的实参
//Cd<int,&e> mcd;  //错误，非类型形参虽允许一些转换，但这个转换不能实现。

//调用模板类型形参对象A<int> *的方法类名为Cc，声名形式为template<class T1,A<int>* m> class Cc
Cc<int,&mw> mcc; mcc.g(); //正确，全局对象的地址或者引用是常量表达式
//Cc<int,&ma> mcc;  //错误，局部变量的地址或引用不是常量表达式。
//Cc<int,pec> mcc2;  //错误，全局对象的指针不是常量表达式。

//调用非类型形参E&对象的引用的方法类名为Ce。声明形式为template<class T1,E &m> class Ce
E me1; //Ce<int,me1> mce1; //错误，局部对象不是常量表达式
Ce<int,me> mce;  //正确，全局对象的指针或引用是常量表达式。
//非类型形参的转换示例，类名为Ci
//非类型形参允许从数组到指针，从函数到指针的转换，const修饰符的转换，提升转换，整值转换，常规转换。
const short s=3; Ci<int,s> mci4†//正确，虽然short型和int不完全匹配，但这里可以将short型转换为int型