C++之：模板元编程（三） 默认模板参数

一、类模板的默认模板参数原则

　　1、可以为类模板的类型形参提供默认值，但不能为函数模板的类型形参提供默认值。函数模板和类模板都可以为模板的非类型形参提供默认值。

　　2、类模板的类型形参默认值形式为：

template<class T1, class T2=int> class A{};

为第二个模板类型形参T2提供int型的默认值。

　　3、类模板类型形参默认值和函数的默认参数一样，如果有多个类型形参则从第一个形参设定了默认值之后的所有模板形参都要设定默认值，比如

template<class T1=int, class T2>class A{};

就是错误的，因为T1给出了默认值，而T2没有设定。

　　4、在类模板的外部定义类中的成员时template 后的形参表应省略默认的形参类型。比如

template<class  T1, class T2=int> class A{public: void h();}; 

定义方法为

template<class T1,class T2> void A<T1,T2>::h(){}

二、验证上述原则

//定义带默认类型形参的类模板。这里把T2默认设置为int型。
template<class T1,class T2=int> class CeilDemo{
public:
    int ceil(T1,T2);
};

//在类模板的外部定义类中的成员时template 后的形参表应省略默认的形参类型。
template<class T1,class T2> 
int CeilDemo<T1,T2>::ceil(T1 a,T2 b){
    return a>>b;
}

int main(){
    CeilDemo<int> cd;
    cout<<cd.ceil(8,2.5)<<endl;

    return 0;
}

输出2（8右移2位），另外会报一个double转int会丢失信息的warning。

在类模板的外部定义类中的成员时template 后的形参表应省略默认的形参类型，如果没有省略，可能会依编译器不同有不同的处理方案（之前的vc可能只是报warning），我在vs2012和g++上是报错：

error C4519: 仅允许在类模板上使用默认模板参数

可见这里编译器将这里的默认参数认为是函数模板的。

template<class T1=int,class T2=double,class T3=double> class CeilDemo{
public:
    double ceil(T1,T2,T3);
};

template<class T1,class T2,class T3> 
double CeilDemo<T1,T2,T3>::ceil(T1 a,T2 b,T3 c){
    return a+b+c;
}

void main(){
    CeilDemo<> cd;
    cout<<cd.ceil(2.5 ,3 ,4)<<endl;
}

输出9

三、测试案例汇总

//类模板非类型形参示例
//模板的声明或定义只能在全局，命名空间或类范围内进行。即不能在局部范围，函数内进行，比如不能在main函数中声明或定义一个模板。
//类模板的定义
template<class T>class A{public:T g(T a, T b); A();};  //定义带有一个类模板类型形参T的类A
template<class T1,class T2>class B{public:void g();}; //定义带有两个类模板类型形参T1，T2的类B
//定义类模板的默认类型形参，默认类型形参不适合于函数模板。
template<class T1,class T2=int> class D{public: voidg();}; //定义带默认类型形参的类模板。这里把T2默认设置为int型。
//template<class T1=int, class T2>class E{}; //错误，为T1设了默认类型形参则T1后面的所有形参都必须设置认默值。

//以下为非类型形参的定义
//非类型形参只能是整型，指针和引用，像double，String, String **这样的类型是不允许的。但是double &，double *对象的引用或指
针是正确的。
template<class T1,int a> class Ci{public:void g();}; //定义模板的非类型形参，形参为整型
template<class T1,int &a>class Cip{public:void g();}; 
template<class T1,A<int>* m> class Cc{public:void g();}; //定义模板的模板类型形参，形参为int型的类A的对象的指针。
template<class T1,double*a>class Cd{public:void g();};  //定义模板的非类型形参，形参为double类型的引用。
class E{}; template<class T1,E &m> class Ce{}; //非类型模板形参为对象的引用。
//以下非类型形参的声明是错误的。
//template<class T1,A m>class Cc{}; //错误，对象不能做为非类型形参，非类型模板形参的类型只能是对象的引用或指针。
//template<class T1,double a>class Cc{}; //错误，非类型模板的形参不能是double类型，可以是double的引用。
//template<class T1,A<int> m>class Cc{}; //错误，非类型模板的形参不能是对象，必须是对象的引用或指针。这条规则对于模板型参
也不例外。
//在类模板外部定义各种类成员的方法，
//typeid(变量名).name()的作用是提取变量名的类型，如int a，则cout<<typeid(a).name()将输出int
template<class T>   A<T>::A(){cout<<"class A goucao"<<typeid(T).name()<<endl;} //在类模板外部定义类的构造函数的方法
template<class T> T A<T>::g(T a,T b){cout<<"class A g(T a,T b)"<<endl;} //在类模板外部定义类模板的成员
template<class T1,class T2>  voidB<T1,T2>::g(){cout<<"class g f()"<<typeid(T1).name()<<typeid(T2).name()<<endl;}
//在类外面定义类的成员时template后面的模板形参应与要定义的类的模板形参一致
template<class T1,int a>     voidCi<T1,a>::g(){cout<<"class Ci g()"<<typeid(T1).name()<<endl;}
template<class T1,int &a>    voidCip<T1,a>::g(){cout<<"class Cip g()"<<typeid(T1).name()<<endl;} 
//在类外部定义类的成员时，template后的模板形参应与要定义的类的模板形参一致
template<class T1,A<int> *m> voidCc<T1,m>::g(){cout<<"class Cc g()"<<typeid(T1).name()<<endl;}
template<class T1,double* a> voidCd<T1,a>::g(){cout<<"class Cd g()"<<typeid(T1).name()<<endl;}

//带有默认类型形参的模板类，在类的外部定义成员的方法。
//在类外部定义类的成员时，template的形参表中默认值应省略
template<class T1,class T2>  voidD<T1,T2>::g(){cout<<"class D g()"<<endl;}
//template<class T1,class T2=int> void D<T1,T2>::g(){cout<<"class D k()"<<endl;} //错误，在类模板外部定义带有默认类型的形
参时，在template的形参表中默认值应省略。
//定义一些全局变量。
int e=2;  doubleed=2.2; double*pe=&ed;
A<int> mw; A<int> *pec=&mw; E me;

//main函数开始
int main()
{ // template<class T>void h(){} //错误，模板的声明或定义只能在全局，命名空间或类范围内进行。即不能在局部范围，函数内进行。
//A<2> m; //错误，对类模板不存在实参推演问题，类模板必须在尖括号中明确指出其类型。
//类模板调用实例
A<int> ma; //输出"class A goucao int"创建int型的类模板A的对象ma。
B<int,int> mb; mb.g(); //输出"class B g() int int"创建类模板B的对象mb，并把类型形参T1和T2设计为int
//非类型形参的调用
//调用非类型模板形参的实参必须是一个常量表达式，即他必须能在编译时计算出结果。任何局部对象，局部变量，局部对象的地址，局部
变量的地址都不是一个常量表达式，都不能用作非类型模板形参的实参。全局指针类型，全局变量，全局对象也不是一个常量表达式，不能
用作非类型模板形参的实参。
//全局变量的地址或引用，全局对象的地址或引用const类型变量是常量表达式，可以用作非类型模板形参的实参。
//调用整型int型非类型形参的方法为名为Ci，声明形式为template<class T1,int a> class Ci
Ci<int,3>//正确，数值R是一个int型常量，输出"class Ci g() int"
const int a2=3; Ci<int,a2> mci1; mci1.g(); //正确，因为a2在这里是const型的常量。输出"class Ci g() int"
//Ci<int,a> mci; //错误，int型变量a是局部变量，不是一个常量表达式。
//Ci<int,e> mci; //错误，全局int型变量e也不是一个常量表达式。
//调用int&型非类型形参的方法类名为Cip，声明形式为template<class T1,int &a>class Cip
Cip<int,e> mcip;  //正确，对全局变量的引用或地址是常量表达式。
//Cip<int,a> mcip1; //错误，局部变量的引用或地址不是常量表达式。
//调用double*类型的非类形形参类名为Cd，声明形式为template<class T1,double *a>class Cd
Cd<int,&ed> mcd; //正确，全局变量的引用或地址是常量表达式。
//Cd<int,pe> mcd1; //错误，全局变量指针不是常量表达式。
//double dd=3.3; //错误，局部变量的地址不是常量表达式，不能用作非类型形参的实参
//Cd<int,&e> mcd; //错误，非类型形参虽允许一些转换，但这个转换不能实现。

//调用模板类型形参对象A<int> *的方法类名为Cc，声名形式为template<class T1,A<int>* m> class Cc
Cc<int,&mw> mcc; mcc.g(); //正确，全局对象的地址或者引用是常量表达式
//Cc<int,&ma> mcc; //错误，局部变量的地址或引用不是常量表达式。
//Cc<int,pec> mcc2; //错误，全局对象的指针不是常量表达式。

//调用非类型形参E&对象的引用的方法类名为Ce。声明形式为template<class T1,E &m> class Ce
E me1; //Ce<int,me1> mce1; //错误，局部对象不是常量表达式
Ce<int,me> mce;  //正确，全局对象的指针或引用是常量表达式。
//非类型形参的转换示例，类名为Ci
//非类型形参允许从数组到指针，从函数到指针的转换，const修饰符的转换，提升转换，整值转换，常规转换。
const short s=3; Ci<int,s> mci4†//正确，虽然short型和int不完全匹配，但这里可以将short型转换为int型

参考资料

[1] http://www.cnblogs.com/gw811/archive/2012/10/25/2736224.html（注：此文有多处问题，请抱着谨慎态度查看）