Effective C++ 第7章读书笔记（总结）

第7章 模板与泛型编程

模板元编程

在C++编译器内执行，并于编译完成时停止执行

条款41：了解隐式接口和编译器多态

编译器多态

哪一个重载函数该被调用

运行期多态

哪一个虚函数该被绑定

条款42：了解typename的双重意义

template<typename C>
void print2nd(const C& container){
	if(container.size() > 2){
		**typename** C::const_iterator iter(container.begin());
		……
	}
}

这里的这个typename是必须滴

任何时候当你想要在template中指涉一个嵌套从属类型名称，就必须在紧临它的前一个位置放上关键字typename

• typename不可以出现在base classes list内的嵌套从属类型名称之前，也不可以在member initialization list(成员初始列表)中作为base class修饰符。例如：

template<typename T>
class Derived : public Base<T>::Nested{//这里Base<T>的前面就不能用typename
public:
    explicit Derived(int x): Base<T>::Nested(x){//同样,这里Base<T>的前面也不能用typename
        typename Base<T>::Nested temp;
        //……
    }
};

• 常见typename的例子：

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

如果IterT是vector::iterator，temp的类型就是int，如果IterT是vector::iterator，temp的类型就是string

这是标准traits class的一种运用

条款43：学习处理模板化基类内的名称

三种办法令C++“不进入 templatized base classes 观察”的行为失效

1. 在base class函数调用动作之前加上this->
2. 使用using声明式
3. 明白指出被调用的函数位于base clase内

条款44：将与参数无关的代码抽离template

共性与变性分析

• 对于函数，抽出两个函数的共同部分，把它们放进第三个函数中。
• 对于class，把共同部分搬到新class中，然后使用继承或复合，令原先的classes取用这共同特性。

template<typename T, std::size_t n>
class SquareMatrix{
public:
	void invert();
};

SquareMatrix<double, 5> 和SquareMatrix<double, 10>会具现化两份invert，这两份invert只有常量5和10不同，其余的内容完全相同

所以，进行改进：

template<typename T>
class SquareMatrixBase{
protected://注意这里是protected
	void invert();
	T* pData;
};

template<typename T, std::size_t n>
class SquareMatrix : private SquareMatrixBase<T>{
private:
	using SquareMatrixBase<T>::invert;
	T data[n * n];
public:
	void invert(){this->invert(n);}//这是一个inline调用，this的作用防止invert这个名字被派生类掩盖
};

上面这种方法也有缺点，可能会造成对象所需的内存变大:

base class为了处理矩阵数据，需要一个T*指针，因此，一个SquareMatrix 对象会增大一个指针的大小

???? 请记住

• 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（上面示例代码中的std::size_t n）而造成的代码膨胀，往往可以消除，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（eg：指针）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

同一个template的不同具现体之间并不存在什么与生俱来的固有关系（这里意指如果带有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之间并不带有base-derived关系）

如果需要template产生出的具现体之间带有base-derived关系 ，需要为它写一个构造模板：

template<typename T>
class SmartPtr{
public:
	template<typename U>
	SmartPtr(const SmartPtr<U>& other)//这个也叫**泛化copy构造函数**，这里不需要explicit，因为是隐式转换
		:heldPtr(other.get()){  //存在某个隐式转换可以将一个U*指针转为一个T*指针时才能通过编译	
		//……
	}
private:
	T* heldPtr
}

???? 请记住

• 请使用成员函数模板生成“可接受所有兼容类型”的函数
• 如果你声明member templates用于“泛化copy构造”或“泛化assignment操作”，你还是需要声明正常的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

• template实参推导过程中不将隐式类型转换函数纳入考虑

template<typename T>
class Rational{
public:
//……
	friend const Rational operator*(const Rational& lhs,const Rational& rhs){//这里的Rational后面的<T>可以加，也可以像这样省略
		return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(),lhs.denominator() * rhs.denominator());
	}
};

这里虽然使用了friend，却与friend的传统用途“访问class的non-public成分”毫不相干。

为了让类型转换可能发生与所有实参身上，我们需要一个non-member函数；

为了令这个函数被自动具现化，我们需要将它声明在class内部；而在class内部声明non-member函数的唯一办法就是令它成为一个friend。

???? 请记住
当我们编写一个class template，而它所提供的之“与此template相关的”函数支持“所有参数之隐式类型转换”时，请将那些函数定义为“class template内部的friend函数”。

条款47：请使用traits classes表现类型信息

Traits是一种技术，也是一个C++程序员共同遵守的协议，它们允许你在编译期间取得某些类型信息

tratis引发“编译期发生与类型身上的if……else计算”（条款48）

如何使用一个traits class：

• 建立一组重载函数（身份像劳工）或函数模版，彼此间的差异只在于各自的tratis参数。令每个函数实现码与其接受值traits信息 相 应和
• 建立一个控制函数（身份像工头）或函数模版，它调用上述那些“劳工函数”并传递tratis class所提供的信息

???? 请记住

• Tratis 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
• 整合重载技术后，tratis class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

Template metaprogramminh(TMP，模版元编程)

Template metaprogramminh执行于C++编译期，会导致以下结果：

• 可以在编译期找出代码错误
• 较小的可执行文件、较短的运行期、较少的内存需求
• 编译时间变长

TMP的起手程序：在编译期计算阶乘：

template<unsigned n>
struct Factorial
{
    enum {value = n * Factorial<n-1>::value};
};

template<>
struct Factorial<0>  //一个特化版本结束递归
{                   
    enum {value = 1};//特殊情况
};

int main()
{
    cout << Factorial<5>::value << endl;
    cout << Factorial<20>::value << endl;
    return 0;
}

执行结果：

TMP能够达成什么目标？

• 确保量度单位正确
• 优化矩阵运算
• 可以生成客户定制之设计模式

???? 请记住

• TMP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