Effective C++学习笔记（7）

条款41：了解隐式接口和编译多态

• 显示接口：在源码中可以找到明确可见的函数接口。
  

- 隐式接口：不是基于函数签名式，而是有效表达式组成的接口。如下图，函数接口最终实例化成什么函数和模板参数T有关，在代码编译之前是不确定的。

• 运行期多态：在运行期虚函数指针根据指向对象确定哪一个虚函数该被绑定调用。
• 编译期多态：在编译期以不同的模板参数具现化会导致调用不同的函数。
• 对classes而言接口是显式的(explicit),以函数签名为中心。多态则是通过 virtual函数发生于运行期。
• 对template参数而言，接口是隐式的（implicit），奠基于有效表达式。多态则是通过template具现化和函数重载解析(function overloading resolution）发生于编译期。

条款42：了解typename的双重意义

• 当声明template类型参数时，class和typename意义完全相同。建议使用typename。
• template内出现的名称如果相依于某个template参数，称之为从属名称（dependent names）。如果从属名称在 class内呈嵌套状，我们称它为嵌套从属名称(nested dependent name）。
• 当嵌套从属名称表示一个类型时，需要加上typename前缀，表示是一个类型，也叫做嵌套从属类型名称；如果不加typename前缀，默认这个嵌套从属名称是一个非类型（例如某个类的静态成员变量C::value）。
  
  
• “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，**typename不可以出现在base classes list内的嵌套从属类型名称之前，也不可在member initialization list（成员初值列）中作为base class修饰符。**例如:
  
• 对于冗长的嵌套从属类型名称可用typedef简化：
  

条款43：学习处理模板化基类内的名称

• C++拒绝这个调用的原因:它知道base class templates有可能被特化，而那个特化版本可能不提供和一般性 template相同的接口。因此它往往拒绝在 templatized base classes(模板化基类，本例的MsgSender）内寻找继承而来的名称（本例的 sendClear）。实例化前编译器不进入base class作用域内查找。就某种意义而言，当我们从Object Oriented C++跨进Template C++,继承就不像以前那般畅行无阻了。
  

• 解决方法统一思路：对编译器承诺“base class template的任何特化版本都将支持其一般（泛化)版本所提供的接口”。

• 解决方法1：在base class 函数调用动作之前加上“this->”：
  

• 解决方法2：使用using声明式提前声明模板基类函数：
  

• 解决方法3（不推荐）：明确指出调用的函数位于模板基类里。若调用的是virtual函数，这种明确修饰会关闭“virtual绑定行为”（只会调用基类的虚函数，而不会调用继承类中对应重写的虚函数）：
  

• 编译器的诊断时间可能发生在早期(当解析derived class template 的定义式时)，也可能发生在晚期(当那些templates被特定之template 实参具现化时)。C++的政策是宁愿较早诊断，这就是为什么“当base classes 从templates中被具现化时”
  它假设它对那些baseclasses的内容毫无所悉的缘故。

条款44：将与参数无关的代码抽离templates

• 模板代码膨胀：其二进制码带着重复(或几乎重复)的代码、数据，或两者。其结果有可能源码看起来合身而整齐，但目标码(object code) 却不是那么回事。
• Templates生成多个classes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。
• 因非类型模板参数(non- type template parameters) 而造成的代码膨胀，往往可消除，做法是以函数参数或class成员变量替换template参数。
• 因类型参数(type parameters)而造成的代码膨胀，往往可降低，做法是让带有完全相同二进制表述( binary representations)的具现类型( instantiation types)共享实现码。
• 有时愈是尝试精密的做法，事情变得愈是复杂。从某个角度看，一点点代码重复反倒看起来有点幸运了。需要在具体不同平台进行衡量。

条款45：运用成员函数模板接受所有兼容类型

• 以智能指针是“行为像指针”的对象，讨论如何实现成员函数模板用于接受所有兼容类型，泛化智能指针操作类似指针操作。
• 通过成员函数模板建立一个泛化的copy构造函数，使得该拷贝构造函数可以支持智能指针隐式转换。这个行为只有当“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，而那正是我们想要的。这个构造函数只在其所获得的实参隶属适当(兼容)类型时才通过编译：
  
• 通过成员函数模板建立一个泛化的赋值操作“=”函数。下图所有构造函数都是explicit， 惟有“泛化copy构造函数”除外。那意味从某个shared_ ptr 类型隐式转换至另一个shared ptr 类型是被允许的，但从某个内置指针或从其他智能指针类型进行隐式转换则不被认可(如果是显式转换如cast强制转型动作倒是可以)。
  
• member templates 并不改变语言规则，而语言规则说，如果程序需要一个copy构造函数，你却没有声明它，编译器会为你暗自生成一个。 在class内声明泛化copy构造函数(是个member template)并不会阻止编译器生成它们自己的copy构造函数(一个non-template)，所以如果你想要控制copy构造的方方面面，你必须同时声明泛化copy构造函数和“正常的”copy构造函数。相同规则也适用于赋值( assignment)操作。
  

条款46：需要类型转换时请为模板定义非成员函数

• 模板中，根据实参推导模板参数类型时不支持隐式类型转换推导。如果一个模板类中，模板内的函数需要参数类型转换，成员函数无法做到。函数参数隐式类型转换之前需要确定该函数存在，而实例化之前成员函数并不存在。
• 可在模板类内中采用friend函数声明和定义，使其声明跟随模板类一起实例化，之后再调用的时候就可以自动找到该函数的声明，进行隐式类型转换（下图中可在*重载中输入int类型数据，使其隐式调用Rational的int类型构造函数，隐式转换为Rational）。
  
• 由于定义于class内中的函数暗自成为inline，可采用class内中friend函数啥也不干，只调用一个外部辅助函数即可，减小inline声明所带来的冲击。
  

条款47：请使用traits classes表现类型信息

• STL中迭代器可分为五类,继承关系如下图:
  (1). Input 迭代器，只能一步一步向前移动，只能读取内容，且仅读取一次。
  (2). Output 迭代器，只能一步一步向前移动，只能写入内容，且仅写入一次。
  (3). Forward 迭代器，只能一步一步向前移动，可读可写多次。
  (4). Bidirectianol 迭代器，只能一步一步向前或向后移动，可读可写多次。
  (5). Random Access 迭代器，可以在常量时间以任意步数向前或向后移动，可读可写多次。

• Traits是一种技术,也是一个C++程序员共同遵守的协议。它对内置类型和用户自定义类型的表现必须一样好。

• Traits设计实现流程（例子是实现advance模板函数，可以接受各种类型的迭代器进行移动）：
  -（1）确认若干你希望将来可取得的类型信息；
  -（2）为该信息选一个名称；
  
  -（3）提供一个template和一组特例化版本（ 例特例化内置指针类型）：
  
  

• Traits classes使得“类型相关信息”在编译期可用。它们以templates和“templates特化”完成实现。整合重载技术( overloading) 后，traitsclasses有可能在编译期对类型执行if…else测试。（上述advance中有类型条件判单，是在运行期执行，可采用重载技术使其在编译期进行，仅在advance函数中调用重载函数即可，如下图）。
  

• 如何使用一个traits class:
  （1）建立一组重载函数 (身份像劳工)或函数模板(例如doAdvance) ，彼此间的差异只在于各自的traits参数。令每个函数实现码与其接受之traits信息相应和。.
  （2）建立一个控制函数 (身份像工头)或函数模板(例如advance) ，它调用上述那些“劳工函数”并传递traits class所提供的信息。

条款48：认识模板元编程

• Template metaprogramming (TMP,模板元编程)可将工作由运行期移往编译期，因而得以实现早期错误侦测和更高的执行效率。
• TMP可被用来生成“基于政策选择组合”的客户定制代码，也可用来避免生成对某些特殊类型并不适合的代码。
• 由于template metaprograms执行于C++编译期，因此可将工作从运行期转移到编译期。这导致的一个结果是，某些错误原本通常在运行期才能侦测到,现在可在编译期找出来。另一一个结果是,使用TMP的C++程序可能在每一方面都更高效：较小的可执行文件、较短的运行期、较少的内存需求。然而将工作从运行期移转至编译期的另一个结果是，编译时间变长了。
• TMP中if…else…可通过模板函数重载实现；TMP循环结构可使用递归；TMP递归涉及递归模板具现化，如下图计算阶乘：