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由 王宇 原创并发布 :
第2章函数模板
2.1初探函数模板
2.1.1定义模板
template<typenameT>
inlineTmax(Tconst&a,Tconst&b){}
class,typename是等价的,推荐使用typename
2.1.2使用模板:函数模板的隐形使用:max(a,b);
具体类型替代模板参数的过程叫做实例化
2.2实参的演绎
调用参数的类型构造自模板参数,所以模板参数和调用参数通常是相关的。我们把这个概念称为:函数模板的实参演绎
max(4,7);ok隐形
max(4,4.2);errorT不能够自动转换
解决办法:
(1)max(static_cast<double>(4),4.2);
(2)max<double>(4,4.2);//显式
(3)指定两个参数可以具有不同的类型
2.3模板参数
template<typenameT>//T模板参数,可以定义多个不同的参数
-----------
template<typenameRT,typenameT1,typenameT2>
inlineRTmax(T1const&a,T2const&b);
max<double>(4,4.2);RT为double,T1为int,T2为double
2.4重载函数模板
对于非模板函数和同名的函数模板,如果其他条件都是相同的话,那么在调用的时候,重载解析过程通常会调用非模板函数,而不会从该模板产生出一个实例
模板是不允许自动类型转化的;但普通函数可以进行自动类型转换,所以最后一个调用将使用非模板函数
inlineintconst&max(intconst&a,intconst&b){}
template<typenameT>
inlineTconst&max(Tconst&a,Tconst&b){}
::max(7,42);//使用非模板函数
::max('a',42.7);//使用非模板函数
第3章类模板
3.1类模板Stack的实现
3.1.1类模板的声明
template<typenameT>//可以使用class
classStack{};
3.1.2成员函数的实现
voidStack<T>::push(Tconst&elem);
3.2类模板Stack的使用
Stack<int>intStack;Stack<std::string>strStack;
Stack<Stack<int>>intStackStack;//Error,>>不允许使用,中间需放入一个空格,>>
3.3类模板的特化
为了特化一个类模板,你必须在起始处声明一个template<>,接下来声明用来特化类模板的类型
template<>
classStack<std::string>{};
3.4局部特化
相同类型:
template<typenameT>
classMyClass<T,T>{};
int参数:
template<typenameT>
classMyClass<T,int>{};
指针类型:
template<typenameT1,typenameT2>
classMyClass<T1*,T2*>
使用:
MyClass<int,float>mif;//MyClass<T1,T2>
MyClass<float,float>mif;//MyClass<T,T>
MyClass<float,int>mif;//MyClass<T,int>
MyClass<int*,float*>mp;//MyClass<T1*,T2*>
3.5缺省模板实参
template<typenameT,typenameCONT=std::vector<T>> classStack{ CONTelems; voidpush(Tconst&elem); }
第4章非类型模板参数
4.1非类型的类模板参数
template<typenameT,intMAXSIZE> claseStack{ if(MAXSIZE>0){}; }
Stack<int,20>intStack;
4.2非类型的函数模板参数
template<typenameT,intVAL>
TaddValue(Tconst&x){returnT+VAL;};
4.3非类型模板参数的限制
不能使用浮点数(double)和类对象,以及全局指针作为模板参数,这是历史原因。
第5章技巧性基础知识
5.1关键字typename
引入关键字typename是为了说明:模板内部的标识符可以是一个类型
template<typenameT> classMyClass{ typenameT::SubType*ptr;//声明一个指针 }
5.2使用this->
对于具有基类的类模板,自身使用名称x并不一定等同于this->x.即使该x是从基类继承获得的
template<typenameT> classBase{ public: voidexit(); }; template<typenameT> classDerived:Base<T>{ voidfoo(){ exit();//Error,应该使用this->exit } };
5.3成员模板
重载操作符=
5.4模板的模板参数
让模板参数本身成为模板是很有用的
template<typenameT,template<typenameELEM>classCONT=std::deque>
5.5零初始化
template<typenameT> voidfoo(){ intx;//error Tx;//error Tx=T();//ok }
5.6使用字符串作为函数模板的实参
template<typenameT>
inlineTconst&max(Tconst&a,Tconst&b){};//可以修改成(Tconsta,Tconstb)//导致无用的拷贝
::max("apple","peach");//OK相同类型,长度一样
::max("apple","tomato");//Error不同类型,长度不同
std::strings;
::max("apple",s);//Error不同类型
无通用的解决办法:
1、使用非引用参数,取代引用参数,导致无用的拷贝
2、进行重载,编写接收引用参数和非引用参数的两个重载函数,这可能会导致二义性
3、对具体类型进行重载
4、强制要求应用程序程序员使用显示类型转换
第6章模板实战
6.1包含模型
6.1.1链接器错误
把模板放在doc-C(cpp)文件中使用,链接器报错,找不到函数,原因是没有被实例化。
6.1.2头文件中的模板
把模板的定义放在头文件中,这种组织方式为包含模式
不足:增加的头文件的开销
6.2显式实例化
由关键字template和紧接其后的我们所需要实例化的实体(可以是类、函数、成员函数等)的声明组成,而且,该声明是一个已经用实参完全替换参数之后的声明
缺点:我们必须仔细跟踪每个需要实例化的实体。对于大项目而言,这种跟踪很快就会带来巨大负担:因此,我们不建议使用这种方式
优点:实例化可以在需要的时候才进行
6.22整合包含模型和显式实例化
6.3分离模型,(不建议使用)
导出模板,这种机制通常也被称为C++模板的分离模型
6.3.1关键字export
6.4模板和内联
对于许多不属于类定义一部分的短小模板函数,你应该使用关键字inline类声明它们
6.5预编译头文件
6.6调试模板
第7章模板术语
7.1“类模板”还是“模板类”
class和struct的唯一区别在于:缺省访问权限:class:private;struct:public.C++推荐class,C推荐struct
7.2实例化和特化
模板实例化是一个通过使用具有值替换模板实参,从模板产生出普通类、函数或者成员函数的过程。这个过程最后获得的实体(譬如类、函数或者成员函数)就是我们通常所说的特化(specialization)
7.3声明和定义
声明:引用了一个名字到某个作用域中
定义:声明并分配内存
7.4一处定义原则
ODR原则:
和全局变量与静态数据成员一样,在整个程序中,非内联函数和成员函数只能被定义一次
类类型和内联函数在每个翻译单元中最多只能被定义一次,如果存在多个翻译单元,则其所有的定义都必须是等同的
7.5模板实参和模板参数
模板参数:位于模板声明或定义内部,关键字template后面所列举的名字
模板实参:用来替换模板参数的各个对象
一个基本原则:模板实参必须是一个可以在编译期确定的模板实体或者值
第14章模板与设计
14.1动多态
继承和虚函数实现的多态
14.2静多态
模板实现的多态
14.3动多态和静多态
通过继承实现的多态是绑定的和动态的
绑定:对于参与多态行为的类型,它们的接口是在公共基类的设计中就预先确定的
动态:接口的绑定是在运行期完成的
通过模板实现的多态是非绑定的和静态的
非绑定:对于参与多态行为的类型,它们的接口是没有预先确定的
静态:接口的绑定是在编译期完成的
与动多态相比,静多态被认为具有更好的类型安全性
14.4新形式的设计模板
14.5泛型程序设计
泛型程序设计定义为运用模板的程序设计,就像面向对象的程序设计被看成是运用虚函数的程序设计
在一个框架中,设计模板的目的是为了能够得到多种有用的组合(类型)
STL实际上是一个框架,它提供了许多有用的操作,我们也把这些操作称为算法;它同时也为对象集合提供了许多线性数据结构,我们把这些数据结构称为容器,而且,算法和容器都是模板。
第15章trait与plicy类
15.1一个实例:累加一个序列
15.1.1fixedtrait
使用模板,实现不同类型(intcharshortfloat)的累加
定义:定义模板,并特化:
template<typenameT> classAccumulationTraits; template<> classAccumulationTraits<char>{ public: typedefcharAccT; }; classAccumulationTraits<int>{ public: typedefintAccT; }; classAccumulationTraits<double>{ public: typedefdoubleAcct; };
实现模板函数:
template<typenameT> AccumulationTraits<T>::AccTaccum(Tconst*beg,Tconst*end){ typedeftypenameAccumulationTrains<T>::AccTAccT;//特化演绎 AccTtotal=Acct(); while(beg!=end){ total+=beg; ++beg; } }
15.1.2valuetrait
-- 缺点:C++只允许我们对整形和枚举类型初始化静态成员变量
15.1.3参数化trait
15.1.4policy和policy类
针对accum()的所有操作,唯一需要改变的只是total+=*beg操作,于是,我们就把这个操作称为该累积过程的一个policy.因此,一个policy类就是一个提供了一个接口的类,该操作能够在算法中应用一个或多个policy
template<typenameT,typenamePlicy=SumPolicy,typenameTraits=AccumulationTraits<T>> classAccum{ public: typedeftypenameTraits::AccTAccT; staticAccTaccum(Tconst*beg,Tconst*end) { Accttotal=Traits::zero(); while(beg!=end){ Policy::accumulate(total,*beg);//this is policy ++beg; } } };
15.1.5trait和policy:区别
trait字面上:用来刻划一个事物的(与众不同)特性
policy字面上:为了某种有益或有利的目的而采用的一系列动作
policy更加注重于行为,而trait则更加注重于类型
实现形式上:
trait是用特化演绎
policy是模板参数
15.2类型函数
15.2.1确定元素的类型
15.2.2确定class类型
15.2.3引用和限定符
15.3policytrait
第16章模板与继承
16.1命名模板参数
16.2空基类优化
16.3奇特的递归模板模式
16.4参数化虚拟性
第17章metaprogram
metaprogramming含有“对一个程序进行编程”的意思,换句话说,编程系统将会执行我们所写的代码,来生成新的代码,而这些新代码才真正实现了我们所期望的功能。(递归模板)
17.1metaprogram的第一个实例
template<intN> classPow3{ public: enum{result=3*Pow3<N-1>::result}; }; template<> classPow3<0>{ public: enum{result=1}; };
Pow3<>模板,包括特化,被称为一个metagrogramming
17.2枚举值和静态常量
staticintconstFour=4;
静态成员变量只能是左值。
17.3第2个例子:计算平方根
17.4使用归纳变量
17.5计算完整性
17.6递归实例化和递归模板实参
17.7使用metaprogram来展开循环
第18章表示式模板
18.1临时变量和分割循环
18.2在模板实参中编码表达式
18.3表达式模板的性能与约束
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