C/C++编程：模板术语

迷南。 2023-01-13 15:54 113阅读 0赞

# 类模板还是模板类 #

类模板、函数模板、成员函数模板。拒绝模板类、模板函数、模板成员函数

# 实例化和特化 #

**模板实例化是一个通过使用具体值替换模板实参，从模板产生出普通类、函数或者成员函数的过程。这个过程最后获得的实体(比如类、函数或者成员函数)就是通常所说的特化**

然而，C++中，实例化过程不是产生特化的唯一方式。程序员可以**使用其他机制来显示的指定某个声明，该声明对模板参数进行特定的替换，从而产生特化**。

比如，通过引入一个`template<>`来获得特化(显式特化)：

template<typename T1, typename T2> //基本的类模板
    class MyClass{
        
    
    };
    
    template<> class MyClass<std::string, float>{
         // 显示特化
    
    };

对仍具有模板参数的特化，叫做**局部特化**：

template<typename T>
    class MyClass<T, T>{
        
      ...
    };
    template<typename T> //局部特化
    class MyClass<bool, T>{
        
     ...
    };

另外，当谈及(显示或者隐式)特化时，我们把普通模板称为**基本模板**

# 声明和定义 #

**声明是一种C++构造(construct)，它引入（或者重新引入）一个名称到某个C++作用域中。** 而且，这种引入通常都包含对所引入名称的一个局部分类。但是有效声明并不要求包含被引入对象的细节。比如：

class C; // 类C的声明
    void f(int p); // 函数f的声明，其中p是一个被命名的参数
    extern int v; // 变量v的声明

**如果已经确定了这种C++构造(即声明)的细节，或者对于变量而言，已经为它们分配了内存空间，那么声明就变成了定义**。对于“类类型或者函数的”定义，意味着必须提供一对花括号内部的实体。对于变量而言，进行初始化和不具有extern关键字的声明都是定义。比如：

class C {
        }; // 类C的定义和声明
    void f(int p){
         // 函数f的定义和声明
    	printf("%d", p);
    }
    
    extern int v = 1; //一个初始化器使之称为v的定义
    
    int w;  // 前面没有extern的全局变量声明，同时也是定义

**对于类模板或者函数模板的声明，如果本身具有代码实体，就可以称之为定义**，也就是说：

template <typename T>
    void fun(T) ;

是声明；而

template <typename T>
    void fun(T){
        } ;

是定义

# 一处定义原则 #

“C++语言的定义”在各种实体的重新声明上加了一些约束，**一处定义原则(ORD)**，这一原则的细节很多，现在，我们只需要记住下面ORD的基本原则即可

*  和全局变量、静态数据成员一样，在整个程序中，非内联函数和成员函数只能被定义一次
 *  类类型(class type，包括struct和union)和内联函数在每个翻译单元中最多只能被定义一次，如果存在多个翻译单元，则其所有的定义都必须是等同的

一个翻译单元指的是：预处理一个源文件所获得的结果，也就是说，它包括\#include指示符(所包含的头文件)所包含的内容

# 模板实参和模板参数 #

比较下面的类模板：

template<typename T, int N>
    class ArrayInClass{
        
    	public:
    		T array[N];
    };

和一个功能相似的普通类：

class DoubleArrayInClass{
        
    	public:
    		double array[10];
    };

如果我们用double和10分别替换T和N，那么这两者在本质上是相同的。在C++中，我们把这种替换后的名称表示为：`ArrayInClass<double, 10>`。

可以看出，**紧接在模板名称ArrayInClass后面的是一对`<>`包围起来的模板实参列表**。

现在不考虑这些实参本身是否依赖于模板参数，我们先引入一个概念**template-id，它指的是模板名称与"紧跟在后的`<>`内部的所有实参"的组合**

我们可以像对应的非模板实体(比如上面的DoubleArrayInClass)那样的使用这个template-id名称，比如：

int main(){
        
    	ArrayInClass<double, 10> ad;
    	ad.array[10] = 1.0;
    }

显然，区分模板参数和模板实参是很有必要的：

*  **`模板参数`是指：位于模板声明或者定义内部，关键字template后面所列举的名称**（比如上面的T和N）
 *  **`模板实参`是指**：用来替换模板参数的各个对象\*\* (比如上面的double和10)。和模板参数不同的是，模板实参可以不局限于**标识符名称**（比如上面的10），换句话说，模板实参可以有多种类型或者值

如果用`template-id`进行替换，我们就称这种模板实参取代的模板参数的替换叫做**显示替换**。但还存在一些情况，会发生隐式替换（比如用缺省实参来替换模板参数）

一个基本原则是：**模板实参必须是一个可以在编译期确定的模板实体或者值**。这有助于减少模板实体的运行期开销。因为对于模板参数本身而言，由于最终可以被编译期的值所替换，它们就可以被用于合成编译器的表达式。比如上面的ArrayInClass就是利用这一点来指定数组的大小的。也就是说，**数组大小必须是一个常量表达式，这通过模板参数N来确定**

进一步推理：**因为模板参数是编译期实体，所以我们用它们来生成有效的模板实参**。下面就是一个例子：

template<typename T>  // 这里的T是一个模板参数
    class Dozen{
        
    	public:
    		ArrayInClass<T, 12> contents;  //这里的T是一个模板实参
    };