《c++ primer》第16章 模板与泛型编程

泛型编程就是独立于任何特定类型的方式进行编码。模板是泛型编程的基础。使用模板无需了解模板的定义。依赖于编译时的多态性或参数式多态性

模板的定义

1. 函数模板定义

2. template 
   int compare(const T &v1,const T &v2)
   {
         if(v1v1) return 1;
         return 0;
   }

   
   模板形参表
3. 类模板

   template class Queue
   {
    public:
       Queue();
       Type &front();
        ......
   }

   
   
4. 非类型模板形参

   templatevoid array_init(T (&parm)[N])
   {
        for(size_t i = 0;i!= N;++i)
       {
           parm[i] = 0;
       }
   }

   在需要常量表达式的时候，可使用非类型形参指定数组长度

   int x[42];
   array_init(x);   //初始化  array_init(int (&)[42])

   
   
5. 编写模板代码的时候，对实参类型要求尽可能的少是有益的

模板的实例化

1. 多个类型的实参完全匹配

   template
   int compare(const T& v1,const T& v2)
   {
       ......
   }
   int main()
   {
        short si;
        compare(si,1024);//error 应该同为相同的类型
        return 0;
   }

   
   
2. （稍加注意）类型的实参形参受限转换：const转换，数组或函数到指针转换。

   template T fobj(T,T);
   template T fref(const T&,const T&);
   string s1("a value");
   const string s2("another value");
   fobj(s1,s2);   //全部变换为非const类型
   fref(s1,s2);    //转换为const类型
   
   int a[10];
   int b[42];
   fobj(a,b);   //可以将数组名转换为指针
   fref(a,b);   //错误，不能将数组名转换为指针

模板编译类型

1. 当编译器看到模板的时候，并不立即产生代码，只有用到模板的时候，如调用了函数模板或定义了类模板的对象的时候，编译器才产生特定类型的模板实例。
2. 区别:调用函数的时候，编译器只需要看到函数的声明。类似，定义类类型的对象，类定义必须可以使用，但成员函数的定义不一定要存在。所以将类定义和函数声明放在头文件中，函数和成员函数的定义放在源文件中。模板不同，要进行实例化，编译器必须能够访问定义模板的源代码
3. 标准c++为编译模板定义了两种类型。不同之处在于如何使用源文件中的定义。
4. 包含模型：编译器必须看到所有模板的定义，所以在头文件中添加#include指示。编译效率比较差，会有多个实例化，优化来避免
5. 分别编译模型：export关键字。指明给定的定义可能需要在其他文件中产生实例化。在一个文件中，一个模板只能定义为导出一次。头文件中类或函数不能声明为export，一般在源文件中的函数定义以及类的定义源文件中声明为export。

类模板成员

1. 何时实例化类和成员？类模板成员只有为程序所用才进行初始化。如果某函数从未使用过，则不会实例化该成员函数
2. （有意思）类模板中的友元声明：a将友元关系授予明确的指定的类或函数   b授予对友元所有类型的访问权限   c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

   //情况b
   template class Bar{
      templatefriend class Fool;
      templatefriend void templ_fcn1(const T&);
   }
   //情况c,只有给定与bar实例有相同模板实参的Foo2和fcn2，才可以为友元
   template class Foo2;
   template class templ_fcn2(const T&)
   template class Bar{
      friend class Foo2;
      friend void templ_fcn2(const Type&);
   }

   
   
3. 成员模板（定义两个模板形参）

   templateclass Queue{
   public:
        template
        Queue(It beg,It end):head(0),tail(0){       ......}
         ......
   }

   //外部定义的时候，必须含有两个模板形参
   templatetemplate
   void Queue::assign(Iter beg,Iter end)
   {
        destroy();
        copy_elems(beg,end);
   }

4. static成员，每个实例化都有自己的static成员

   //分享同一个static成员
   Foo fi,fi2,fi3;
   //单独的static成员
   Foofs

   
   
5. Queue与QueueItem完整定义

   #include 
   
   // declaration that Queue is a template needed for friend declaration in QueueItem
   template  class Queue;
   // function template declaration must precede friend declaration in QueueItem
   template  
   std::ostream& operator<<(std::ostream&, const Queue&);
   
   template  class QueueItem {
       friend class Queue;
       // . . .
       // needs access to item and next
       friend std::ostream& 
       operator<<  (std::ostream&, const Queue&);
       // . . .
   
   // private class: no public section
       QueueItem(const Type &t): item(t), next(0) { }
       Type item;           // value stored in this element
       QueueItem *next;     // pointer to next element in the Queue
   };
   
   
   template  class Queue {
       // needs access to head 
       friend std::ostream& 
       operator<<  (std::ostream&, const Queue&);
   public:
       // empty Queue
       Queue(): head(0), tail(0) { }
   public:
       // construct a Queue from a pair of iterators on some sequence
       template  
       Queue(It beg, It end): 
             head(0), tail(0) { copy_elems(beg, end); }
       // . . .
   
       // copy control to manage pointers to QueueItems in the Queue
       Queue(const Queue &Q): head(0), tail(0) 
                                     { copy_elems(Q); }
       Queue& operator=(const Queue&);
       ~Queue() { destroy(); }
   
       // replace current Queue by contents delimited by a pair of iterators
       template  void assign(Iter, Iter);
       // rest of Queue class as before
   
       // return element from head of Queue
       // unchecked operation: front on an empty Queue is undefined
       Type& front()             { return head->item; }
       const Type &front() const { return head->item; }
   
       void push(const Type &);      // add element to back of Queue
       void pop();                   // remove element from head of Queue
   
       bool empty() const {          // true if no elements in the Queue
           return head == 0;
       }
   private:
       QueueItem *head;         // pointer to first element in Queue
       QueueItem *tail;         // pointer to last element in Queue
   
       // utility functions used by copy constructor, assignment, and destructor
       void destroy();                // delete all the elements
       void copy_elems(const Queue&); // copy elements from parameter
   private:
       // version of copy to be used by assign to copy elements from iterator range
       template  void copy_elems(Iter, Iter); 
   };

   需要注意的是：输出函数不是成员函数，而是两个类的友元;  QueueItem中声明了一对一的友元Queue;  Queue中有成员模板的定义