从零开始学C++之模板(三):缺省模板参数(借助标准模板容器实现Stack模板)、成员模板、关键字typename

一、缺省模板参数

回顾前面的文章,都是自己管理stack的内存,无论是链栈还是数组栈,能否借助标准模板容器管理呢?答案是肯定的,只需要多传一个模板参数即可,而且模板参数还可以是缺省的,如下:

template <typename T, typename CONT = std::deque<T> > class Stack { …

private:

    CONT c_; };

如果没有传第二个参数,默认为deque 双端队列,当然我们也可以传递std::vector<T>

下面程序借助标准模板容器管理内存来实现stack模板类:

Stack.h:

#ifndef _STACK_H_
#define _STACK_H_

#include <exception>
#include <deque>
using namespace std;

template <typename T, typename CONT = deque<T> >
class Stack
{
public:
    Stack() : c_()
    {
    }
    ~Stack()
    {
    }

    void Push(const T &elem)
    {
        c_.push_back(elem);
    }
    void Pop()
    {
        c_.pop_back();
    }
    T &Top()
    {
        return c_.back();
    }
    const T &Top() const
    {
        return c_.back();
    }
    bool Empty() const
    {
        return c_.empty();
    }
private:
    CONT c_;
};

#endif // _STACK_H_

main.cpp:

#include "Stack.h"
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;


int main(void)
{
    /*Stack<int> s;*/
    Stack<int, vector<int> > s;
    s.Push(1);
    s.Push(2);
    s.Push(3);

    while (!s.Empty())
    {
        cout << s.Top() << endl;
        s.Pop();
    }
    return 0;
}

输出为 3 2 1

即如果没有传递第二个参数,堆栈和压栈等操作直接调用deque<int> 的成员函数,也由deque<int> 管理内存。

如程序中传递vector<int> ,则由vector<int> 成员函数处理。

二、成员模板

来看下面的例子:

#include <iostream>
using namespace std;


template <typename T>
class MyClass
{
private:
    T value;
public:
    void Assign(const MyClass<T> &x)
    {
        value = x.value;
    }
};

int main(void)
{
    MyClass<double> d;
    MyClass<int> i;

    d.Assign(d);        // OK
    d.Assign(i);        // Error
    return 0;
}

因为i 和 d 的类型不同,故会编译出错。可以用成员模板的方法解决:

#include <iostream>
using namespace std;

template <typename T>
class MyClass
{
private:
    T value;
public:
    MyClass() {}
    template <class X>
    MyClass(const MyClass<X> &x) : value(x.GetValue())
    {

    }
    template <class X>
    void Assign(const MyClass<X> &x)
    {
        value = x.GetValue();
    }
    T GetValue() const
    {
        return value;
    }
};

int main(void)
{
    MyClass<double> d;
    MyClass<int> i;
    d.Assign(d);        // OK
    d.Assign(i);        // OK

    MyClass<double> d2(i);

    return 0;
}

为了支持  MyClass<double> d2(i); 故也要将拷贝构造函数实现为成员模板函数,同理,如果想支持 d = i ; 也要将赋值运算符实现为成员模板。实际上auto_ptr<class> 中的实现就使用了成员模板,因为要支持类似下面的运算:

auto_ptr<X> x;

auto_ptr<Y> y;

x = y;

三、typename 关键字

看下面的例子:

#include <iostream>
using namespace std;

template <typename T>
class MyClass
{
private:
    typename T::SubType *ptr_;
};

class Test
{
public:
    typedef int SubType;
};
int main(void)
{
    MyClass<Test> mc;
    return 0;
}

typename T::SubType *ptr_; 如果前面没有typename 修饰,则SubType会被认为是T类型内部的静态数据成员,推导下去,* 就不再认为是指针,而被

认为是乘号,编译的时候就出错了。加上修饰,就知道SubType 是T 内部的自定义类型,ptr是指向这种类型的指针,编译通过。

在vector 的源码中也可以发现下面的一些片段:

template<> class _CRTIMP2_PURE allocator<void>
{
    // generic allocator for type void
public:
    template<class _Other>
    struct rebind
    {
        // convert an allocator<void> to an allocator <_Other>
        typedef allocator<_Other> other;
    };
    ....
}

typedef typename _Alloc::template rebind<_Ty>::other _Alty;

最后一行是类型定义,由于要解释_Alloc 类型需要引用的代码片段比较多,就姑且认为是allocator<int> 类型,可以看到 rebind<_Ty>

 是成员模板类,other是成员模板类中自定义类型,_Ty 可以认为是int , 那么other 类型也就是allocator<int>, 也就是说_Alty 是类型

allocator<int> 。

此外还可以看到 :

template<class _Ty> class allocator

 { 

template<> class _CRTIMP2_PURE allocator<void>  {  };

};

也就是说allocator<void> 是allocator 模板类的特化。

四、派生类与模板、面向对象与泛型编程

(一)、派生类与模板

1、为了运行的效率,类模板是相互独立的,即独立设计,没有使用继承的思想。对类模板的扩展是采用适配器(adapter)来完成的。通用性是模板库的设计出发点之一,这是由泛型算法(algorithm)和函数对象(functor)等手段达到的。

2、派生的目标之一也是代码的复用和程序的通用性,最典型的就是MFC,派生类的优点是可以由简到繁,逐步深入,程序编制过程中可以充分利用前面的工作,一步步完成一个复杂的任务。

3、模板追求的是运行效率,而派生追求的是编程的效率。

(二)、面向对象与泛型编程

1、面向对象与泛型都依赖于某个形式的多态

面向对象

动态多态(虚函数)

泛型

静态多态(模板类,模板函数)

2、面向对象中的多态在运行时应用存在继承关系。我们编写使用这些类的代码,忽略基类与派生类之间的类型差异。只要使用基类指针或者引用,基类类型对象、派生类类型对象就可以共享相同的代码。

3、在泛型编程中,我们所编写的类和函数能够多态地用于编译时不相关的类型。一个类或一个函数可以用来操纵多种类型的对象。

参考:

C++ primer 第四版 Effective C++ 3rd C++编程规范

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