Effective C++（七）模板与泛型编程

七、模板与泛型编程
条款41：了解隐式接口和编译器多态
1、面向对象
1）显式接口
类型必须支持class的接口，在源码中明确可见。基于函数签名式
2）运行期多态
对于某些virtual成员函数，运行时根据动态类型决定调用哪个函数

2、template及泛型编程
1）隐式接口
类型支持的接口，有template中的需要决定。基于有效表达式
2）编译器多态
以不同的template参数具现化function template会导致调用不同的函数

3、请记住
1）class和template都支持接口和多态
2）对class而言接口是显式的，以函数签名为中心，多态则是通过virtual函数发生于运行期
3）对template参数而言，接口是隐式的，基于有效表达式，多态则是通过template具现化和函数重载解析发生于编译期

条款42：了解typename的双重意义
1、class和typename
template class Widget;
template class Widget;
两个声明式意义完全相同

2、必须使用typename的情形
从属名称：template内出现的名称相依与某个template参数
嵌套从属名称：从属名称在class内呈嵌套状
C++解析规则：在template中遭遇嵌套从属名称，便假设不是类型，除非告诉它！
template
void print2nd(const C& container)
{
   if(container.size()>=2){
      typename C::const_iterator iter(container.begin());  //正确！
   }
}
注：只被用来验证嵌套从属类型名称，其它名称不该有！

3、规则例外
1）不可出现在base class list内的嵌套从属类型名称之前
2）不可在member initialization list(成员初值列)中作为base class修饰符

4、请记住
1）声明template参数时，class和typename可互换
2）请使用typename标识嵌套从属类型名称，但不得在base class list(基类列)或member initialization list(成员初始列)内以它作为base class修饰符

条款43：学习处理模板化基类内的名称
1、template继承

继承的base class，包含template参数，不到被具现化无法确切知道它是什么

2、模板全特化

例子：

template<>     //既不是template也不是标准class。而是一个特化版的template

class MsgSender{       //在template实参是CompanyZ使用

public:

   void sendSecret(const MsgInfo& info)

};

当base class被指定为MsgSender时，未提供sendClear函数，编译被拒绝！

原因：base class有可能被特化，而特化版本可能不提供和一般性template相同的接口，拒绝在模板化基类中寻找继承来的名称

解决方法：

1）在base class函数调用动作之前加上"this->"

this->sendClear(info);

2）使用using声明式

using MsgSender::sendClear;

编译器进入base class作用域查找

3）明确指出被调用函数位于base class

MsgSender::sendClear(info);

问题：如果被调用的是virtual函数，明确资格修饰会关闭"virtual绑定行为"

3、请记住

可在derived class template内通过"this->"指涉base class template内的成员名称，或写出"base class资格修饰符"

条款44：将与参数无关的代码抽离template

1、template重复

重复是隐晦的，需要注意template被具现化多次时可能发生的重复

2、请记住

1）template生成多个class和多个函数，所以任何template代码都不该与某个造成膨胀的template参数产生相依关系

2）因非类型模板参数造成的代码膨胀，可以消除，做法是以函数参数或class成员变量替换template参数

3）因类型参数造成的代码膨胀，可降低，做法是让带有完全相同二进制表述的具现类型共享实现码

条款45：运用成员函数模板接受所有兼容类型

1、智能指针

行为像指针的对象，可以在正确的时间自动删除heap-base资源

真实指针支持隐式转换，derived class指针可以隐式转换为base class指针，"指向non-const对象"的指针可以转换为"指向const对象"

2、同一template具现体

同一template的不同具现体之间并不存在什么与生俱来的固有关系

例子：如果带有base-derived关系的B,D两类型分别具现化某个template，产生出来的两个具现体并不带有base-derived关系

3、template和泛型编程

1）member function template

对任何类型T和任何类型U，可以根据SmartPtr生成SmartPtr

泛化copy构造函数：构造函数根据对象U创建对象T，U和T的类型是同一个template的不同具现体

template

class SmartPtr{

public:

   template

   SmartPtr(const SmartPtr& other)

   :heldPtr(other.get()){ ... }

   T* get() const { return heldPtr; }

private:

   T* heldPtr;

};

使用成员初值列初始化类型为T*的成员变量，并以类型为U*的指针作为初值

只有存在某个隐式转换可将一个U*指针转为一个T*指针时才能通过编译！

4、请记住

1）请使用member function template生成"可接受所有兼容类型"的函数

2）如果你声明member template用于"泛化copy构造"或"泛化assignment操作"，还需要声明正常的copy构造函数和copy assignment操作符

条款46：需要类型转换时请为模板定义非成员函数

1、template实参推导

template实参推导过程并不将隐式类型转换函数考虑！不会使用"通过构造函数而发生的"隐式类型转换

2、friend函数

template

class Rational{

public:

   friend const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)

   {

      return Rational(lhs.numerator()*rhs.numerator(), lhs.denominator()*rhs.denominator());

   }

};

template

const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs);

当oneHalf被声明为Rational，class Rational被具现化出来，friend函数operator*(接受Rational)也就被自动声明出来

3、请记住

编写class template，提供于此template相关的函数支持所有参数的饮食类型转换时，定义函数为class template内部的friend函数

条款47：请使用traits classes表现类型信息

1、STL迭代器分类

1）input迭代器

只能向前移动，一次一步，只能读不能写，只能读一次。

例：istream_iterator

2）output迭代器

只能向前移动，一次一步，只能写，而且只有一次。

例：ostream_iterator

3）forward迭代器

基于前两者，而且读写次数一次以上

例：slist，TR1 hash

4）Bidirectional迭代器

基于前三，而且可以向前向后

5）random迭代器

基于前四，可以执行"迭代器算术"

2、请记住

1）traits classes使得"类型相关信息"在编译器可用，它们以template和templates特化完成实现

2）整合重载技术后，traits classes有可能在编译期对类型执行if...else测试

条款48：认识template元编程

1、请记住

1）template metaprogramming(TMP，模板元编程)可将工作由运行期移往编译期，实现早期错误侦测和更高的执行效率

2）TMP可被用来生成"基于政策选择组合"的客户定制代码，也可避免生成对某些特殊类型并不适合的代码