C++模板详解(三):参数化声明详解

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在前两节中(C++模板详解(一)、C++模板详解(二)),我们了解了函数模板和类模板的基本概念和使用方法。在这篇博文里,我们主要来详细地阐述一下"模板的参数声明"这个话题,并且也谈及了函数模板和类模板相结合的使用方式和一些注意事项。

一、函数模板作为普通类和模板类的成员函数

函数模板可以作为普通类和模板类的成员函数。下面的这份代码片段演示了这一点:

template<typename T1>
class List
{
public:
	// 位于模板类中的成员函数模板定义:
	template<typename T2>			
	List(const List<T2>& other);	
	
	// 错误的写法:不可以是虚函数。
	template<typename T1>
	virtual void func(T1&& t)
	{
	}
};

// #1: 在类的外部定义上面的构造函数。
template<typename T1>
template<typename T2>
List<T1>::List(const List<T2>& other)
{
	//...
}

class Collection
{
	// 位于普通类内部的成员函数模板定义:
	template<typename T>
	T* alloc()
	{
		//...
	}
	
	// 错误的写法:不可以是虚函数。
	template<typename T>
	virtual void func(T&& t)
	{
	}
};

这份代码展示出了很多的概念。

  • 无论是普通类还是模板类,其中的成员函数或是模板成员函数都可以内联地定义在类中,或是定义在类的外部。在外部定义的成员函数模板可以具有多个模板参数子句:一个子句作用于该模板自身,其它子句作用于外围的类模板,其顺序是从最外围的类模板开始,依次到达内部模板。

  • 成员函数模板不可以是虚函数。这是因为,实现虚函数需要使用一个固定大小的虚函数表,每个虚函数都对应虚函数表的一个入口。然而,成员函数模板的实例化个数,要等到整个程序都编译完成时才能确定,这就和"虚函数表的大小是固定的"发生了冲突。所以,成员函数模板不可以是虚函数。

二、模板类可以被嵌套定义在普通类或者模板类中

模板类的定义也是可以嵌套的。例如下面这份示例代码:

// 示例1:模板类可以被嵌套定义在模板类中。
template<typename T1>
class List
{
	// 定义并实现。
	template<typename T2>
	class Node1
	{
	};
	
	// 定义。
	template<typename T2>
	class Node2;
};

// 外部实现。
template<typename T1>
template<typename T2>
class List<T1>::Node2
{

};

// 示例2:模板类可以被嵌套定义在普通类中
class Shell
{
	// 定义并实现。
	template<typename T>
	class Inner1
	{
	};
	
	// 定义。
	template<typename T>
	class Inner2;
};

// 外部实现。
template<typename T>
class Shell::Inner2
{
};

类似于成员函数的类外实现,内部类的具体实现也同样可以被放到类外进行,它们的书写规则和模板成员函数几乎相同。

三、函数模板声明中的默认参数

函数模板同样可以在声明中提供缺省参数:

template<typename T>
void report(const Stack<T>& stack, int number = 10);

template<typename T>
void fill(const Array<T>& arr, const T& value = T());

由于和普通函数的缺省参数功能相似,具体的注意事项可以直接参看:C++函数详解。

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