c++模板技術

轉自http://blog.csdn.net/ilovedrv/archive/2010/07/10/5725402.aspx

1 概述

　　 c++的模板技術是把雙刃劍，一方面，模板靈活強大，變換無窮，stl、boost給程序員展現了模板技術的匪夷所思；另一方面，模板又是c++中處理虛機制外最複雜的技術，初學者往往不知所云。本文簡單的總結了以下自己工作中遇到的幾個問題，希望能對讀者有所幫助。 

2 關鍵字 typename vs class

　　在模板定義時的class和typename是沒有區別的，因爲最初發明模板時決定使用class以減少一個關鍵字，但後來發現還是不得不加上typename關鍵字，參見如下代碼： 

 

template<class C>
void f(C & rc)
{
  typename C::iterator  i  =  rc.begin();
  //   ...
}

 

       編譯器不知道C的定義，所以不知道C::iterator是什麼東西，此處必須有typename來告訴編譯器，而不能使用class關鍵字。在Windows的vc6環境下，typename可以省略，編譯器自動識別補全，但在Linux的gcc編譯時，提示需要添加typename。

 

3 靜態變量初始化

　　在Windows和Linux下移植C++代碼，尤其是模板，十分頭疼，Windows下的VC對C++標準支持的不是很好，而且還對很多C++標準進行了修改和擴展，這給移植增加了更大困難，另外gcc不同版本之間也有區別。 

　　以下代碼演示了多類型的靜態變量初始化。

template  <typename T>
class Image
{
  public:
    static const int flag;
  // ...
};

const int Image<int>::flag = 10;
const int Image<float>::flag = 15;

 

     上面的代碼，在vc6和gcc 3.2.2下均能編譯通過，但在新版gcc4.2.3下出現編譯器內部錯誤，需要採用如下方式初始化：

template <> const int Image<int>::flag = 10;
template <> const int Image<float>::flag = 15;

 

4 模板之多態

　　在c++中，實現類型多態有兩種方式：虛函數和模板。 一般情況下，開發者習慣使用虛函數機制，這種方式採用的是動態綁定技術，即程序只有在運行時才能獲得函數執行入口，所以需要由編譯器自動生成一張虛函數表；而模板方式採用的是靜態綁定，即在編譯階段就能獲取函數入口，這種多態實現比較少見。參見如下示例：

#include <iostream>

using namespace std;

template <typename T>
class B1
{
public:
  void SayHi()
  {
    T* pT = static_cast<T*>(this);
    pT->PrintClassName();
  }

  void PrintClassName() { cout << "This is B1" << endl ; }
};

class D1 : public B1<D1>
{
  // No overridden functions at all
};

class D2 : public B1<D2>
{
public:
  void PrintClassName() { cout << "This is D2" << endl ; }
};

int main()
{
  D1 d1;
  D2 d2;

  d1.SayHi();    // prints "This is B1"
  d2.SayHi();    // prints "This is D2"

  return 0;
}

 

class D1 : public B1<D1> 定義是合法的，因爲c++語法支持，即D1只是被部分定義，類名D1已經被列入遞歸繼承列表，是可以使用的。將類名作爲模板類的參數實現了編譯期間的虛函數調用機制。 


　　上面static_cast<T*>(this)是關鍵所在，它根據函數調用時的特殊處理將指向B1類型的指針this指派爲D1或D2類型的指針，因爲模板代碼是在編譯其間生成的，所以只要編譯器生成正確的繼承列表，這樣指派就是安全的。這很像C++的多態（polymorphism），只是SayHi()方法不是虛函數。 


　　在第一個函數調用，對象B1被指派爲D1，所以代碼被解釋成：

void B1<D1>::SayHi()
{
  D1* pT = static_cast<D1*>(this);

  pT->PrintClassName();
}

     D2實現類似。採用這種方法的優勢：不需要虛函數表；靜態綁定，有利於程序優化。