[GeekBand] C++ 高级编程技术 (1)

一、类型转换

class Fraction

{

public:

explicit Fraction(int num, int den=1)

: m_numerator(num), m_denominator(den)

{ cout << m_numerator << ' ' << m_denominator << endl; }

......

operator double() const {

return (double)m_numerator / m_denominator;

}

......

private:

int m_numerator; //

int m_denominator; //

};

1. 转出去——利用转换函数（Conversion Function）

   从一个类中转出去的方法是对int(),doube()等"操作符"进行重载。

值得注意的一点是，所有的转换函数都不需要声明返回参数类型，也不需要输入参数。可以通过(double) obj_of_Fraction 进行调用。

除了显式使用转换函数以外，转换函数也会进行隐式调用，例如：

Fraction f(3,5);

double d = 4 + f;

在这种情况下，首先，编译器会检查是否存在+运算符的合适的函数重载。如果没有合适的函数重载被定义，则会先将f隐式转换为double，再进行相加。

1. 转进来——合理使用explicit关键字避免二义性

   构造函数可以实现"转进来"的目的。Fraction(4)可以创造一个分数，其分母为1，分子为4。

   同样地，"转进来"的构造函数也可以被隐式调用。

   例如对于语句 Fraction d2 = f + 4，第一步，编译器仍然会检查是否存在+运算符的合适的重载Fraction::operator +(double)；如果没有合适的函数重载被定义，则会将4转换为分数，然后再进行相加。

   不过，这种隐式转换有时反而是不利的，可能会导致二义性。考虑下面这种情况，如果在类的定义中存在下面的函数：

Fraction operator+(const Fraction& f) {

cout << "operator+(): " << f.m_numerator << ' ' << f.m_denominator << endl;

//... plus

return f;

}

那么，对于d2 = f + 4；有以下两种路径，产生了二义性从而不能通过。

1. f转double->double 相加->结果转回Fraction->赋值
2. 4转Fraction->Fraction相加->赋值

为了消除这一二义性，在构造函数前面加了explicit关键字。Explicit关键字的意义是，这个函数只可以被显示调用，而不能被任何形式地隐式调用。 （由于这种声明，Fraction a = 1也不能被调用了。）

如果给拷贝构造函数加explicit关键字，则Fraction B(A) 可以使用，Fraction B = A也不能使用了。

二、pointer-like class

1） 智能指针

template <class T>

class shared_ptr{

public :

T& operator* () const { return *px; }

//*运算符作为成员函数默认的重载方式为操作符在前，注意返回值为引用、

T* operator->() const { return px; }

//注意返回值为指针类型

shared_ptr( T *p ):px(p){}

     //以上三个函数是几乎所有智能指针都需要的。

private:

T* px;

......

}

这里需要特别说明一下对于->操作符重载的调用，考虑如下代码：

shared_ptr<Foo> sp(new Foo);

Foo f(*sp);

sp->method();

将会自动转化为px->method();这里涉及到了'->'的特别行为。'->'运算符的一个特点是，它不会再运算过程中被消耗。'sp->'的运算结果是px，又由于'->'没有被消掉，因此其转换为px->method()。

2）迭代器——一种特别的智能指针

其和智能指针基本一致，只是还需要对++和—运算符进行重载。

T& operator *() const{ return (*node).data; }

T* operator->() const{ return &(operator*();)}

需要注意的一点是，这里显式调用了operator*(),这种形式是非常方便的。

三、Function-like class（仿函数）

即重载()运算符（又名函数调用操作符，其重载时的默认调用位置就在中间），在标准库中被广泛使用。

template <class pair>

struct select1st: public uniary_func<.......>{

const typename pair::first_type&

operator()(const pair &x) const{

return x.first;

}

}

这样就能够像函数一样使用这个类，select1st(pair(1,2));

四、泛型编程初步

泛型编程和面向对象编程是C++的两个重要方面。

• 类模板和函数模板的作用

  通常来讲，类模板可以被用来做容器、迭代器等；而函数模板则是被用来做泛型算法。

只需要使用template <class/typename T>进行声明。

类模板在使用时需要指明参数类型，但函数模板可以自动进行实参推导。

• 类的成员模板

  template <class T1, class T2>

  struct pair {

  typedef T1 first_type;

  typedef T2 second_type;

  T1 first;

  T2 second;

  pair() : first(T1()), second(T2()) {}

  pair(const T1& a, const T2& b) : first(a), second(b) {}

  template <class U1, class U2>

  pair(const pair<U1, U2>& p) : first(p.first), second(p.second) {}

  };

  注意其中的成员函数——拷贝构造函数。通过这种成员模板方式，可以实现拷贝构造。

• 模板的特化

  模板是一种泛化操作，而特化则是一种逆向的操作，其语法是：

  template<>

  struct hash<int>{

  size_t operator() (int x) const {return x;}

  }

通过这种形式，可以给int参数类型单独制定方法，同样的语法也可以使用与函数模板。

cout<<hash<int>()(1000);

其中的hash<int>() 是声明了一个无参临时对象。

• 模板偏特化

4.1个数上的偏特化

与全特化类似，这种偏特化也是固定参数进行特化。

泛化声明：

template<class T1,class T2>

class vector

{......}

偏特化声明：

template<class T2>

class vector <bool,T2>

{......}

注意偏特化声明中的T2虽然仍写为T2，但与全泛化的T2并没有关系。

4.2范围上的偏特化

这种偏特化是指对于 const * p类型、*p类型、p类型的限制，偏特化就是按照范围划分不同的方法，例如如下的代码：

template <class T>

class C{......}

template <class T>

class C<T*>{......}

当仅有第一种定义时，会自动调用第一种类型的模板；然而当有上两种定义时，对于指针类型的模板参数，可以使用特别的方法定义，这种分类是十分必要的。

• 模板模板参数

template<typename T,

template <typename T>

class Container

>

class XCls

{

private:

Container<T> c;

public:

XCls()

{

for(long i=0; i< 100; ++i)

c.insert(c.end(), T());

}

};

注意第二个模板参数template <typename T> class SmartPtr ，其本身又是一个模板。

使用方法：

template <class T>

using Lst = list<T, allocator<T>>;

XCls<string, Lst> mylist;

注意：下面的用法不是模板模板参数。

template< class T ,class Sequence = deque<T>>

class stack{

protected:

Sequence C;

}

其中第二个参数制定了stack要依靠什么基本容器类型进行重载，其具有默认值deque。

使用方式为: stack<int,list<int>> s2; 这里的list已经不是模板了，它在具体化之前已经变成了普通的模板参数。

• 数量不定的模板参数（Since C++ 11，使用包）

  void print(){}

  template< typename T , typename... Types >

  void print(const T& firstArg,const Types &... args){

  cout<<firstArg<<endl;

  print(args...);

  }

…是C++11中的新类型，…代表包（package），也就是以容器存储的数量不定的参数。对于这种数量不定的模板参数，始终采取将参数分为一个和一包的办法，这个包可以作为模板参数，也可以作为函数参数。在print()中，其采用了递归调用方法。也可以将第二参数其作为容器使用。

五、C++的两个常用语法糖

1. auto类型

   list<string> C;

   auto ite = find(C.begin(),C.end(),target);

   其中的auto类型会自动被推导成 list<string>::iterator

2. 新的for语法

   for(variable:container){

   ......

   }

变量会在容器中遍历，直到变量结尾。

e.g.

for(auto i:{1,2,3,4}){

......

}

这种语法搭配引用可以修改容器中的值。

for(auto &elem:vector_obj){

elem *= 3;

}