Effective C++条款条款42：了解typename的双重意义（Understand the two meanings of typename）

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《Effective C++》是一本轻薄短小的高密度的“专家经验积累”。本系列就是对Effective C++进行通读：

第7章：模板与泛型编程

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条款42：了解typename的双重意义

  观察一下，下列template申明式中，class和typename有什么不同？

template class Widget;
template class Widget;

  答案是：没有什么不同。当我们声明template类型参数，class和typename的意义完全相同。

1、从属名称和非从属名称

  但C++并不总是把class和typename视为等价。

  如，用来声明某种类型时。

  假设现在我们有一个模板，其接受一个STL容器类型，然后打印容器中的第二个元素的值，但是这个模板可能会产生错误（甚至不能通过编译）。

template<typename C>
void print2nd(const C& container)
{
    if (container.size() >= 2) {
        C::const_iterator iter(container.begin()); //初始化迭代器，绑定到第一个元素上
        ++iter;
        int value = *iter;
        std::cout << value;
    }
}

  这份代码中，我们特别强调两个局部变量：iter和value。这可以引出“嵌套从属名称”和“非从属名称”的概念：

从属名称：对于上面的局部变量iter来说，其是容器container的迭代器类型const_iterator，其实际上取决于template参数C的类型，因此我们称const_iterator为从属名称（意思就是：模板内的一个名称依赖于template的某个参数，那么其就是从属名称）。

  当从属名称属于class内时，我们称其为嵌套从属名称。因此上面的const_iterator就是一种嵌套从属名称。

  非从属名称：再观察value变量，其类型就是int。int是一个并不依赖任何template参数的名称，因此我们称int这样的名称为非从属名称。

  嵌套从属名称有可能导致解析（parsing）困难，举个例子：

  我们修改print2nd模板，假设在其中定义一个迭代器指针：

template<typename C>
void print2nd(const C& container)
{
    //...
    //const_iterator可能被编译器理解为C的static成员变量,x为一个变量，下面是两个变量的相乘
    C::const_iterator* x;
    //...
}

  好像我们声明x为一个local变量，它是个指针，指向一个C::const_iterator。但之所以我们会这样认为，是因为我们“已经知道”C::const_iterator是个类型？但如果C::const_iterator不是个类型，如果有个static变量恰好被命名为const_iterator，碰巧x是个全局变量呢？因此上面的代码可能会被编译器认为是两个变量在相乘。

  正确的做法是为嵌套从属名称加上一个关键字typename，这样可以显式地告诉编译器某种东西是一个类型，而不是其他东西。代码如下：

template<typename C>
void print2nd(const C& container)
{
    if (container.size() >= 2) {
        //使用typename，显式告诉编译器，const_iterator是一个类型
        typename C::const_iterator iter(container.begin());
        ...
    }
}

  typename只被用来嵌套从属类型名称；其他名称不该有它存在。例如下面这个函数模板，接受一个容器和一个“指向该容器”的迭代器：

template<typename C>
void f(const C& container,typename C::const_iterator iter);

typename必须作为嵌套从属类型名称的前缀词，这一规则的例外是：

当typename用来声明类型时，其不可以出现在两个地方：

• ①基类的派生列表内的嵌套从属类型名称之前。

• ②构造函数的成员初始化列中作为基类的修饰符。

我们假设Nested是基类中的一种类型。例如：

template<typename T>
class Derived :public Base<T>::Nested //此处不允许使用typename
{
public:
    explicit Derived(int) 
        :Base<T>::Nested(x)//此处不允许使用typename
    {
        typename Base<T>::Nested temp; //此处允许使用typename
    }
};

2、typename在traits机制中的运用

  假设我们正在写一个函数模板，其接受一个迭代器类型，而我们打算在函数中为迭代器所指的对象做一份副本。我们可以这样写：

template<typename IterT>
void workWithIterator(IterT iter)
{
    typename std::iterator_traits<IterT>::value_type temp(*iter);
    //...
}

  这里使用的iterator_traits<>模板类，其实一种traits类（参阅条款47）。相当于传递给其一个迭代器类型为其进行实例化，那么我们就可以通过其value_type萃取出迭代器所指的容器的类型。例如：

• 如果IterT是list::iterator，那么value_type就代表string，temp的类型就是string。

• 如果IterT是vector::iterator，那么value_type就代表int，temp的类型就是int。

  如果上面的代码比较复杂，那么我们还可以搭配typedef来使用。例如：

template<typename IterT>
void workWithIterator(IterT iter)
{
    typename std::iterator_traits<IterT>::value_type value_type; //为类型声明别名
    value_type temp(*iter); //使用类型定义变量
    //...
}

  关于typename的移植性问题：某些编译器接受typename，而可能有少数编译器不接受typename。因此其存在有移植性。

3、牢记

• 声明template参数时，前缀关键字class和typename可互换。

• 请使用关键字typename标识嵌套从属类型名称；但不得在base class lists（基类列）或member initialization list（成员初值列）内以它作为base class修饰符。

总结

期待大家和我交流，留言或者私信，一起学习，一起进步！