中秋节快乐,剖析STL源码,明白typename

导语

STL底层源码有下面几行,typedef与typename联用,这几个看着好复杂,究竟啥意思,我们今天一起来剖析!

template<typename _Iterator>
struct iterator_traits
{
  typedef typename _Iterator::iterator_category iterator_category;
  typedef typename _Iterator::value_type        value_type;
  typedef typename _Iterator::difference_type   difference_type;
  typedef typename _Iterator::pointer           pointer;
  typedef typename _Iterator::reference         reference;
};

typename的常见用法

首先学习一下typename的常见用法:

template <typename T>
int compare(const T &a, const T &b)
{
    return a>b?a:b;
}

上述只是个案例程序,如果想写的比较完整比较大小,还得考虑特化版本,也许你会想到上面这段代码中的typename换成class也一样可以,不错!那么这里便有了疑问,这两种方式有区别么?查看C++ Primer之后,发现两者完全一样.

类作用域

在类外部访问类中的名称时,可以使用类作用域操作符,形如MyClass::name的调用通常存在三种:静态数据成员、静态成员函数和嵌套类型

struct MyClass {
    static int A; //静态成员
    static int B(){cout<<"B()"<<endl; return 100;} //静态函数
    typedef int C;  //嵌套类型
    struct A1 { //嵌套类型
        static int s;
    };
};

调用的时候,可以直接调:

cout<<MyClass::A<<endl;
cout<<MyClass::B()<<endl;
MyClass:C c;
...

完整例子尝试

让我们回到一个typename的例子:

template <class T>
void foo() {
    T::iterator * iter;
    // ...
}

这段代码的目的是什么?多数人第一反应可能是:作者想定义一个指针iter,它指向的类型是包含在类作用域T中的iterator。可能存在这样一个包含iterator类型的结构:

struct MyIterator {
    struct iterator {

    };
};

调用如下:

foo<MyIterator>();

这样一来,iter那行代码就很明显了,它是一个MyIterator::iterator类型的指针。我们猜测是这样的,现实是不是呢?

可是,如果是像T::iterator这样呢?T是模板中的类型参数,它只有等到模板实例化时才会知道是哪种类型,更不用说内部的iterator。通过前面类作用域的介绍,我们可以知道,T::iterator实际上可以是以下三种中的任何一种类型:

  • 静态数据成员
  • 静态成员函数
  • 嵌套类型

前面例子中的ContainsAType::iterator是嵌套类型,完全没有问题。可如果是静态数据成员呢?如果实例化foo模板函数的类型是像这样的:

struct MyIterator {
    static int iterator;
};

那么,T::iterator * iter;被编译器实例化为MyIterator::iterator * iter;,这是什么?前面是一个静态成员变量而不是类型,那么这便成了一个乘法表达式,只不过iter在这里没有定义,编译器会报错:

error: no type named ‘iterator’ in ‘struct MyIterator’

typename

对于用于模板定义的依赖于模板参数的名称,只有在实例化的参数中存在这个类型名,或者这个名称前使用了typename关键字来修饰,编译器才会将该名称当成是类型。除了以上这两种情况,绝不会被当成是类型。

因此,如果你想直接告诉编译器T::iterator是类型而不是变量,只需用typename修饰:

template <class T>
void foo() {
    typename T::iterator * iter;
}

这样编译器就可以确定T::iterator是一个类型,而不再需要等到实例化时期才能确定,因此消除了前面提到的歧义。

剖析源码

回到STL源码

template<typename _Iterator>
struct iterator_traits
{
  typedef typename _Iterator::iterator_category iterator_category;
  typedef typename _Iterator::value_type        value_type;
  typedef typename _Iterator::difference_type   difference_type;
  typedef typename _Iterator::pointer           pointer;
  typedef typename _Iterator::reference         reference;
};

看到上面的,我们就一下子清楚了,无非就是使用typename告诉编译器_Iterator::iterator_category是一个类型,然后使用typedef重命名一下,其余类似!

原文发布于微信公众号 - 光城(guangcity)

原文发表时间:2019-09-13

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