### 学习《C++ Primer》- 9

Part 9: 模板与泛型编程(第16章)

// @author:       gr
// @date:         2016-03-18
// @email:        forgerui@gmail.com

1. 模板参数

1. 类型模板参数
   
   类型可以是类类型或内置类型，通过typename或class修饰类型。

    //T是一个类型
    template <typename T>
    void func(const T & rhs) {
    	//....
    }
   

2. 非类型模板参数
   
   非类型参数表示一个值，不需要typename，直接使用特定类型名修饰：

    template <unsigned N, unsigned M>
    void func(const char (&p1)[N], const char (&p2)[M]) {
    	return strcmp(p1, p2);
    	//...
    }
   

   我们可以如下调用

    compare("hi", "kitty");
   

   编译器会使用字面常量的大小来代替N和M。因此编译器会实例化出如下版本：

    int compare(const char(&p1)[3], const char (&p2)[6]);
   

2. 模板编译

为了生成一个具现化模板，编译器需要掌握函数模板或类模板的定义。

因此，模板的头文件通常既包括声明也包括定义。

编译器会在三个阶段报错：

第一个阶段是编译器模板本身。

第二个阶段是编译器遇到模板使用时。

第三个阶段是模板实例化时，只有这个阶段才能发现类型相关的错误。

3. 类模板

接受一个initializer_list参数：

template <typename T>
Blob<T>::Blob(std::initializer_list<T> il) : data(std::make_shared<std::vector<T>>(il)) {}

一个实例化的类模板，其成员只有在使用时才进行实例化。

4. 类模板名的简化

在类内，可以简化类模板名，去掉模板类型名。

在类外，必须使用完整的类模板名。

5. 模板友元

一个类可以将另一个模板的每个实例都声明为友元，或者限定特定的实例为友元：

template <typename T>
class C {
	//C的每个实例将相同实例化Pal声明为友元
	firend class Pal<T>;
	//Pal2的所有实例都是C的每个实例的友元
	template <typename X> friend class Pal2;
	//Pal3是一个非模板类，它是C所有实例的友元
	friend class Pal3;
};

6. 模板类型别名

可以使用typedef定义指定的类型参数模板:

typedef Blob<string> StrBlob;

但不能用typedef引用一个模板，即typedef无法引用Blob。

但新标准允许定义为类模板定义一个类型别名：

template <typename T> using twin = pair<T, T>;
twin<string> authors;   //相当于pair<string, string> authors;

7. 类模板的static成员

相同模板参数实例化的类之间才共享静态变量和静态函数。

8. 默认模板实参

可以提供默认模板实参，新标准可以为函数和类模板提供默认实参。以前只允许为类模板提供默认实参。

template <typename T, typename F = less<T>>
int compare(const T &v1, const T &v2, F f = F()) {
	if (f(v1, v2))  return -1;
	if (f(v2, v1))  return 1;
	reutrn 0;
}

调用时，可以提供自己的比较操作，但并不必需：

bool i = compare(0, 42);

Sales_data item1(cin), item2(cin);
bool j = compare(item1, item2, compareIsbn);

9. 模板默认实参与类模板

如果类模板为其所有模板参数都提供了默认实参，如果要使用这些默认实参，就必须在模板名之后跟一个空尖括号对：

template<class T = int>
class Numbers {
public:
	Numbers(T v = 0) : val(v) {}
private:
	T val;
};

Numbers<long double> lots_of_precision;
Numbers<> average_precision;     // 空<>表示我们希望使用默认参数

10. 类模板的成员模板

类模板中的成员函数也可以定义成模板，如果这个成员模板在模板类外定义，那要写两个模板参数列表：

template <typename T>   //类的类型参数
template <typename It>  //函数的类型参数
Blob<T>::Blob(It b, It e) {
	//...
}

11. 模板类型转换

模板只接受两种类型转换：

1. 非const转const：将非const引用对象转换为const引用对象
2. 指针转换：数组实参可以转换为指向其首元素的指针，函数实参可以转换为该函数类型的指针

其它的类型都不能被自动转换。

12. 函数模板显式实参

函数模板如果位于参数中，可以直接通过参数列表推导出来。

函数模板如果参数类型是返回值，这样就无法自动推导出来，这样就需要在函数后显式指定。

template <typename T1, typename T2, typename T3>
T1 func(T2, T3);

auto val1 = func<string>(1, 1.0);    //可以，相当于string func(int, double)
auto val2 = func<string, int, double>(1, 1.0);  //可以，全部显式指定

省略的参数类型必须放在显式指定的后面，否则不能省略，全部类型都要显式给出：

template <typename T1, typename T2, typename T3>
T3 func(T1, T2);
auto val1 = func<string>(1, 1.0);    //错误
auto val2 = func<int, double, string>(1, 1.0);    //可以，必须全部给出类型

13. 正常类型转换应用于显式指定的实参

上面11条说模板不支持大多数的转换，但如果模板实参已经被显式指定，那么这种转换就可以进行。

template <typename T>
void func(T, T);

long lng;
func(lng, 1024);    //无法进行，两个参数不一致，且支持类型转换
func<int>(lng, 1024);  //可以进行，long被转换成int
func<double>(lng, 1024);  //可以进行，两者都被转换为double