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  • 27、C++ Primer 4th 笔记,模板与泛型编程(2)

    1、当函数的返回值必须与形参表中所用的所有类型都不同时,有必要覆盖模板实参推断机制,显式指定为模板形参所用的类型或值。

    示例

    sum(static_cast<int>(s), i);	
    

    2、指定返回类型的一种方式是引入第三个模板实参:

    示例

    template <class T1, class T2, class T3>
    T1 sum(T2, T3);
    
    // poor design: Users must explicitly specify all three template parameters
    template <class T1, class T2, class T3>
    T3 alternative_sum(T2, T1);
    
    int main()
    {
    	// ok T1 explicitly specified; T2 and T3 inferred from argument types
    	long val3 = sum<long>(i, lng); // ok: calls long sum(int, long)	
    	// error: can't infer initial template parameters
    	long val3 = alternative_sum<long>(i, lng);
    	// ok: All three parameters explicitly specified
    	long val2 = alternative_sum<long, int, long>(i, lng);
    	return 1;
    }
    

        为调用提供显式模板实参与定义类模板的实例很类似。显式模板实参从左至右对应模板形参相匹配,第一个模板实参与第一个模板形参匹配,依次类推。假如可以从函数形参推断,则结尾(最右边)形参的显式模板实参可以省略

    3、函数模板的指针赋值

    示例

    template <typename T> int compare(const T&, const T&);
    // overloaded versions of func; each take a different function pointer type
    void func(int(*) (const string&, const string&));
    void func(int(*) (const int&, const int&));
    func(compare<int>); // ok: explicitly specify which version of compare
    

    4、模板编译模型

    1)包含编译模型

        在这种模型中,编译器必须能看到用到的所用模板的定义。它依赖于模板定义被包含在每个使用模板的文件中。一般而言,模板定义存储在一个头文件中,使用模板的任意文件必须包含该文件。

    2)分别编译模型

        编译器用来查找模板定义的机制,它允许将模板定义和声明存储在独立的文件中。模板声明放在一个头文件中,而定义只在程序中出现一次

    通过export关键字来实现这种机制。export是用来指出编译器必须记住相关模板定义位置的关键字。export 关键字一般与函数定义一起出现(声明不必指定export,头文件中的类定义体不应该使用export,如果在头文件中使用了export,则该头文件只能被程序中一个源文件使用),类通常在相关类实现文件中声明为export。在一个程序中,一个模板只能用 export 关键字定义一次。

    导出类的成员自动为导出的。也可以将类模板的个别成员声明为导出的。任意非导出成员函数的定义必须像在包含模型中一样:定义应放在定义类模板的头文件中。

    示例

    // class template header goes in shared header file
    template <class Type> 
    class Queue 
    { 
    	//... 
    };
    // Queue.cc implementation file declares Queue as exported
    export template <class Type> 
    class Queue;
    #include "Queue.h"
    // Queue member definitions
    

    5、通常,当使用类模板的名字的时候,必须指定模板形参。这一规则有个例外:在类本身的作用域内部,可以使用类模板的非限定名。例如,在默认构造函数和

    复制构造函数的声明中,名字 Queue Queue<Type> 缩写表示。实质上,编译器推断,当我们引用类的名字时,引用的是同一版本。

    编译器不会为类中使用的其他模板的模板形参做这样的推断。

    6、在类外定义的成员函数

    示例

    template <class T> ret-type Queue<T>::member-name;
    

    类模板的成员函数本身也是函数模板。与其他函数模板不同的是,在实例化类模板成员函数的时候,编译器不会执行模板实参推断。

    非类型模板实参必须是编译时常量表达式。

    7、类模板中的友元声明

    三种:

    1)普通非模板类或函数的友元声明,将友元关系授予明确指定的类或函数。

    2)类模板或函数模板的友元声明,授予对友元所有实例的访问权。

    3)只授予对类模板或函数模板的特定实例的访问权的友元声明。

    示例

    {
    //...
    //the first situation
    friend class FooBar;
    friend void fcn();
    //the second situation
    template <class T> friend class Foo1;
    template <class T> friend void templ_fcn1(const T&);
    //the third situation
    friend class Foo2<char*>;
    friend void templ_fcn2<char*>(char* const &);
    //...
    }
    //下面形式的友元更为常见:
    template <class T> class Foo3;
    template <class T> void templ_fcn3(const T&);
    template <class Type> class Bar {
    	// each instantiation of Bar grants access to the
    	// version of Foo3 or templ_fcn3 instantiated with the same type
    	friend class Foo3<Type>;
    	friend void templ_fcn3<Type>(const Type&);
    	// ...
    };
    Bar<int> bi; // Foo3<int> and templ_fcn3<int> are friends
    Bar<string> bs; // Foo3<string>, templ_fcn3<string> are friends
    

        上例中,,Foo3<int> 可以访问 Bar<int> 的私有部分,但不能访问Bar<string> 或者任意其他 Bar 实例的私有部分。

    声明的依赖性:

    当授予对给定模板的实例的访问权时候,在作用域中不需要存在该类模板或函数模板的声明。实质上,编译器将友元声明也当作类或函数的声明对待。想要限制对特定实例化的友元关系时,必须在可以用于(can use)友元声明之前声明类或函数。

    示例代码

    template <class T> class A;
    template <class T> class B {
    public:
    	friend class A<T>; // ok: A is known to be a template
    	friend class C; // ok: C must be an ordinary, nontemplate class
    	template <class S> friend class D; // ok: D is a template
    	friend class E<T>; // error: E wasn't declared as a template
    	friend class F<int>; // error: F wasn't declared as a template
    };
    

        如果没有事先告诉编译器该友元是一个模板,则编译器将认为该友元是一个普通非模板类或非模板函数。

    8、任意类(模板或非模板)可以拥有本身为类模板或函数模板的成员,这种成员成员称为成员模板,成员模板不能为虚

    9、当成员模板是类模板的成员时,它的定义必须包含类模板形参以及自己的模板形参。

    示例代码

    template <class T> template <class Iter>
    void Queue<T>::assign(Iter beg, Iter end)
    {
    	//destroy(); // remove existing elements in this Queue
    	//copy_elems(beg, end); // copy elements from the input range
    }
    

    10、成员模板遵循常规访问控制。

    11、成员模板函数有两种模板形参:由类定义的和由成员模板本身定义。类模板形参由调用函数的对象的类型确定;成员定义的模板形参的行为与普通函数模板一样,通过常规模板实参推断而确定。

    12、模板类的每个实例化都有自己的static成员。与任意其它成员函数一样,static成员函数只有在程序中使用时才进行实例化。像使用任意其他static数据成员一样,必须在类外部出现数据成员的定义。

    示例

    template <class T>
    size_t Foo<T>::ctr = 0; // define and initialize ctr
    

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