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16.1 定义模板

16.1.1 函数模板

16.1.2 类模板

 16.1.3 模板参数

  16.1.4 成员模板

16.2 模板实参推断

 16.2.1 类型转换与模板类型参数

 16.2.2 函数模板显示实参

16.3 可变模板参数

16.3.1 编写可变参数函数模板

16.1 定义模板

16.1.1 函数模板

template
int compare(const T& v1, const T& v2)
{
    if (v1 < v2)
        return -1;
    if (v1 > v2)
        return 1;
    return 0;
}

        模板定义以关键字template开始，后跟一个模板参数列表，这是一个都好分割的一个或多个模板参数的列表。

        （1）实例化函数模板

        调用函数模板时，编译器用函数实参来为我们推断模板实参。

cout << compare(1, 0) << endl;
//实例化出 int compare(const int&,const int&)
vector vec1{ 1,2,3 }, vec2{ 4,5,6 };
cout << compare(vec1, vec2) << endl;
//实例化出 int compare(const vector&,const vector&)

        (2)模板类型参数

        可以将模板类型参数看作类型说明符，就像内置类型或类类型是说明符一样

templateT foo(T *p)
{
    T tmp=*p;
    .......
    return tmp;
}

        (3)非类型模板参数

        可以在模板中定义非类型参数。一个非类型参数表示一个值而非一个类型。

        例如，编写一个处理字符串字面常量。第一个模板参数表示第一个数组长度，第二个模板参数表示第二个数组长度。

template
int compare(const char(&p1)[N], const char(&p2)[M])
{
    return strcmp(p1, p2);
}

        调用时：conpare("hi","mom"），编译器会使用字面值蟾宫i昂大小替代N和M，加上结束符，上述的N为3，M为4.

        一个非类型参数可以是一个整型，或者是一个指向对象或函数类型的指针或引用。绑定到非类型整形参数的实参必须是一个常量表达式，绑定到指针或引用非类型参数的实参必须是具有静态的生存周期。

16.1.2 类模板

        （1）定义类模板

template class Blob
{
public:
    typedef T value_type;
    typedef typename vector::size_type size_type;
    Blob();
    Blob(initializer_list il);
    size_type size() const  //Blob中的元素数目
    {
        return data->size();
    }
    bool empty() const
    {
        return data->empty();
    }
    void push_back(T&& t)
    {
        data->push_back(move(t));
    }
    void push_back(const T& t)
    {
        data->push_back(t);
    }
    void pop_back();
    T& back(); //元素访问
    T& operator[](size_type i);
private:
    shared_ptr> data;
    //若data[i]无效，则抛出msg
    void check(size_type i, const string& msg) const;
};

        （2）类模板的成员函数

        定义在类模板外的成员函数必须以关键字template开始，后接类模板参数列表。

templatevoid Blob::check(size_type i, const string& msg) const
{
    if (i >= data->size())
        throw out_of_range(msg);
}

template
T& Blob::back()
{
    check(0, "back on empty blob");
    return data->back();
}
template
T& Blob::operator[](size_type i)
{
    check(0, "out of range");
    return (*data)[i];
}

template void Blob::pop_back()
{
    check(0, "pop_back on empty Blob");
    data->pop_back();
}

        (3)Blob构造函数

templateBlob::Blob() :data(make_shared>) {};
templateBlob::Blob(initializer_list il) :data(make_shared>(il)) {};

        （4）一个类模板的成员函数只有当程序用到他时才进行实例化

        （5）模板类型别名

        可以定义一个typdef来引用实例化的类：

        typedef Blob StrBlob;

        或

template using twin=pair

twin authors ///authors是一个pair

 16.1.3 模板参数

        （1）模板参数与作用域

        一个模板参数的可用范围是在其声明之后，至模板声明或定义结束之前。与其他名字一样，模板参数会隐藏外层作用域中声明的相同名字。

typedef double A;
templatevoid f(A a,B b)
{
    A tmp=a;  //tmp的类型为模板参数A的类型，而非double
    double B;    //错误，重声明模板参数B
}

  16.1.4 成员模板

        当模板被使用时才会被实例化，相同实例化会出现在多个文件中。当两个或多个独立编译的文件使用相同模板，并提供相同模板参数时，每个文件中就都会有该模板的一个实例。

        多个文件中实例化相同模板的额外开销非常严重。可以通过显示实例化来避免开销，一个显示实例化有如下形式

        extern templte declaration        //实例化声明

        template declaration                //实例化定义

        例如

extern template class Blob  //声明
template int compare(const int &,const int &)  //定义

        编译器遇到extern模板声明时，不会在本文件中生成实例化代码。将一个实例化声明为extern就代表在程序其他位置有该实例化的一个非extern声明。

16.2 模板实参推断

 16.2.1 类型转换与模板类型参数

        与非模板函数一样，我们在一次调用中传递给函数模板的实参被用来初始化函数的形参。如果一个函数形参的类型使用了模板类型参数，则采用特殊的转换规则。

• const转换：可以将一个非const对象的引用传递给一个const的引用形参。
• 数组或函数指针转换：一个数组实参可以转换为一个指向其元素的指针，类似的，一个函数实参可以转换为一个该函数类型的指针。

例：

template T fobj(T,T)        //实参被拷贝
template T fref(cosnt T&,const T&)    //引用

string s1("hi")
const string s2("h")
fobj(s1,s2)    //const被忽略
fref(s1,s2)    //将s1转换为const是允许的

        在fobj调用中，实参被拷贝，因此原对象是否是const没有关系。在fref调用中，参数类型是const的引用，对于一个引用参数来说，转换为const是允许的，因此这个调用也是合法的。

int a[10],b[42];
fobj(a,b);    //调用fobj(int*,int*)
fref(a,b);    //错误：数组类型不匹配

        在fobj调用中，数组大小无关紧要，两个数组都会转换为指针。fobj中的模板类型为int*。但是，fref调用是不合法的，如果形参是一个引用，则数组不会转换为指针，a和b的类型是不匹配的，因此调用时错误的。

        （1）使用相同模板参数类型的函数形参

        一个模板类型参数可以用作多个函数形参类型。传递给这些形参的实参必须具有相同类型y

long lng;
compare(lng,1024)//错误，不能实例化compare(long,int)

             可以将函数模板定义为两个类型参数：

template
int f(const A&v1,const B&v2)
{
    if(v1v2) return 1;
    return 0;
}

long lng;
f(lng,1024);    //正确，调用f(long,int)

 16.2.2 函数模板显示实参

        某些情况下，编译器无法推断出模板实参的类型，我们希望允许用户控制模板实例化。当函数返回类型与参数列表中任何类型都不相同时，这两种情况最常出现。

        （1）指定显示模板实参

        例：我们可以定义表示返回类型的第三模板参数，从而允许用户控制返回类型。

//编译器无法推断T1，他未出现在函数参数列表中
template
T1 sum(T2,T3);

       上述中，没有任何函数实参的类型可用来推断T1的类型，每次调用sum时调用者都必须为T1提供一个显示模板实参

//T1是显示指定的，T2和T3是从函数实参类型推断而来的
auto val3=sum(i,lng)   //long long sum(int,long)
显示指定T1的类型，T2和T3由编译器从i和lng中推断而来

16.2.3 模板实参推断和引用

        考虑下述例子

templatevoid f(T &p)

        (1)从左值引用函数参数推断类型

        当一个函数参数是模板类型参数的一个普通左值引用时，只能传递给他一个左值，实参可以是const也可以不是，如果实参是const，则T被推断为const 类型

templatevoid f1(T &)//实参必须为一个左值

f1(i);     //i是一个int，模板参数类型T是int
f1(ci);    //ci是一个const int，模板参数类型T是int
f1(5);    //错误，传递给一个&参数的实参必须是左值

        如果一个函数参数类型是const T&,可以传递给他任何类型的实参——一个对象（const或非const），一个临时对象或者一个字面值常量。

templatevoid f2(const T&)    //可以接受一个右值

f2(i);    //i是一个int，模板参数T是int
f2(ci);    //ci是一个const int，但模板参数T是int
f2(5);    //一个const &参数可以绑定到一个右值，T是int

        （2）从右值引用推断函数参数推断类型

template void f2(T&&)
f3(42);    //实参是一个int类型的右值，T是int

16.3 可变模板参数

        一个可变参数模板就是一个接受可变数目参数的模板函数或模板类。可变数目的参数被称为参数包。存在两种参数包：模板参数包，函数参数包。

        用一个省略号指出一个模板参数或函数参数表示一个包。

例：

//Args是一个模板参数包，rest是一个函数参数包
//Args表示零个或多个模板类型参数
//rest表示零个或多个函数参数
template
void foo(const T &t,Args&...rest);

        编译器还会推断包中参数的数目

int i=0;double d=3.14;string s="hi"
foo(i,s,42,d);    //包中有三个参数
foo(s,42,"hi");    //包中有两个参数
foo(d,s);            //包中有一个函数
foo("hi");            //空包

        编译器会为foo实例化出四个版本：

void foo(const int &,const string &,const int &,const double &)
void foo(const string&,const int &,const char[3]&);
void foo(const double &,const string &);
void foo(const char[3]&)

        当我们需要知道包中有多少个元素时，可以采用sizeof....运算符。

template void g(Args...args)
{
    cout< 
16.3.1 编写可变参数函数模板 
        首先定义一个名为print的函数，在一个给定流上打印给定实参列表的内容
 
//用来终止递归并打印最后一个元素的函数
//此函数必须在可变参数版本的print定义之前声明
template
ostream &print(ostream &os,const T &t)
{    
    return os< 
          可变参数函数通常是递归的。第一步调用处理包中的第一个实参，然后用剩余实参调用自身
 
//包中除了最后一个元素之外的其他元素都会调用这个版本的print
template
ostream &print(ostream &os,const T &t,const Args&...rest)
{
    os< 
        第一个版本print负责终止递归并打印初始调用中的最后一个实参。第二个版本的print是可变参数版本，打印绑定到t的实参，并调用自身来打印函数参数包中的剩余部分。
 
        例,对于print(cout,i,s,42);