乐昌北京网站建设,浙江省住房城乡建设厅官方网站,免费商用图片的网站,上海外贸公司注册流程及条件掌握C模板的艺术:类型参数、默认值和自动推导
模板参数
类型模板参数
在 Grid 示例中#xff0c;Grid 模板有一个模板参数#xff1a;存储在网格中的类型。编写类模板时#xff0c;您需要在尖括号内指定参数列表#xff0c;例如#xff1a;
template typename T模板的艺术:类型参数、默认值和自动推导
模板参数
类型模板参数
在 Grid 示例中Grid 模板有一个模板参数存储在网格中的类型。编写类模板时您需要在尖括号内指定参数列表例如
template typename T这个参数列表类似于函数或方法中的参数列表。与函数和方法一样你可以编写具有任意多个模板参数的类。此外这些参数不必是类型它们可以有默认值。
非类型模板参数
非类型参数是普通参数如整数和指针——这类参数你可能已经在函数和方法中很熟悉了。然而非类型模板参数只能是整型char、int、long 等、枚举类型、指针、引用、std::nullptr_t、auto、auto 和 auto*。C20 还允许浮点类型和类类型的非类型模板参数。后者有很多限制在本文中不再详细讨论。
在 Grid 类模板中你可以使用非类型模板参数来指定网格的高度和宽度而不是在构造函数中指定。在模板列表中指定非类型参数而不是在构造函数中指定的主要优点是这些值在代码编译之前就已知。回想一下编译器通过在编译之前替换模板参数来生成模板实例的代码。因此你可以在实现中使用普通的二维数组而不是动态调整大小的向量数组。以下是带有更改的新类定义
export template typename T, size_t WIDTH, size_t HEIGHT
class Grid {
public:Grid() default;virtual ~Grid() default;// 明确默认复制构造函数和赋值运算符。Grid(const Grid src) default;Grid operator(const Grid rhs) default;std::optionalT at(size_t x, size_t y);const std::optionalT at(size_t x, size_t y) const;size_t getHeight() const { return HEIGHT; }size_t getWidth() const { return WIDTH; }private:void verifyCoordinate(size_t x, size_t y) const;std::optionalT m_cells[WIDTH][HEIGHT];
};注意模板参数列表需要三个参数存储在网格中的对象类型以及网格的宽度和高度。宽度和高度用于创建存储对象的二维数组。下面是类方法的定义
// 类方法定义
template typename T, size_t WIDTH, size_t HEIGHT
void GridT, WIDTH, HEIGHT::verifyCoordinate(size_t x, size_t y) const {if (x WIDTH) {throw std::out_of_range { std::format({} must be less than {}., x, WIDTH) };}if (y HEIGHT) {throw std::out_of_range { std::format({} must be less than {}., y, HEIGHT) };}
}template typename T, size_t WIDTH, size_t HEIGHT
const std::optionalT GridT, WIDTH, HEIGHT::at(size_t x, size_t y) const {verifyCoordinate(x, y);return m_cells[x][y];
}template typename T, size_t WIDTH, size_t HEIGHT
std::optionalT GridT, WIDTH, HEIGHT::at(size_t x, size_t y) {return const_caststd::optionalT(std::as_const(*this).at(x, y));
}注意之前你在哪里指定了 GridT现在你必须指定 GridT, WIDTH, HEIGHT 来指定三个模板参数。你可以这样实例化并使用这个模板
Gridint,10, 10 myGrid;
Gridint, 10, 10 anotherGrid;
myGrid.at(2, 3) 42;
anotherGrid myGrid;
cout anotherGrid.at(2, 3).value_or(0);这段代码看起来很棒但不幸的是存在比你最初预期的更多限制。首先你不能使用非常量整数来指定高度或宽度。以下代码无法编译
size_t height { 10 };
Gridint, 10, height testGrid; // 无法编译然而如果你将高度定义为常量则可以编译
const size_t height { 10 };
Gridint, 10, height testGrid; // 可编译并工作具有正确返回类型的 constexpr 函数也可以工作。例如如果你有一个返回 size_t 的 constexpr 函数你可以用它来初始化高度模板参数
constexpr size_t getHeight() { return 10; }
...
Griddouble, 2, getHeight() myDoubleGrid;第二个限制可能更重要。现在宽度和高度是模板参数它们是每个网格类型的一部分。这意味着 Gridint,10,10 和 Gridint,10,11 是两种不同的类型。你不能将一种类型的对象赋值给另一种类型的对象也不能将一种类型的变量传递给期望另一种类型变量的函数或方法。 注意非类型模板参数成为实例化对象类型规范的一部分。 类模板参数的默认值
设置高度和宽度的默认值
如果您继续使用高度和宽度作为模板参数的方法您可能想为 GridT 类构造函数中之前的高度和宽度非类型模板参数提供默认值。C 允许您使用类似的语法为模板参数提供默认值。同时您也可以为 T 类型参数提供默认值。下面是类定义
export template typename T int, size_t WIDTH 10, size_t HEIGHT 10
class Grid {// 其余部分与之前版本相同
};在方法定义的模板规范中您不需要为 T、WIDTH 和 HEIGHT 指定默认值。例如这是 at() 方法的实现
template typename T, size_t WIDTH, size_t HEIGHT
const std::optionalT GridT, WIDTH, HEIGHT::at(size_t x, size_t y) const {verifyCoordinate(x, y);return m_cells[x][y];
}现在您可以在没有任何模板参数的情况下实例化 Grid只需指定元素类型元素类型和宽度或元素类型、宽度和高度
Grid myIntGrid;
Gridint myGrid;
Gridint, 5 anotherGrid;
Gridint, 5, 5 aFourthGrid;请注意如果您不指定任何类模板参数您仍然需要指定一组空的尖括号。例如以下代码无法编译
Grid myIntGrid;类模板参数列表中默认参数的规则与函数或方法相同也就是说您可以从右边开始为参数提供默认值。
类模板参数推导CTAD
自动推导模板参数
类模板参数推导允许编译器自动从传递给类模板构造函数的参数推导出模板参数。例如标准库中有一个名为 std::pair 的类模板在 utility 中定义并在第1章中介绍。pair 存储两个可能不同类型的值通常需要指定为模板参数。例如
pairint, double pair1 { 1, 2.3 };为了避免编写模板参数可以使用一个名为 std::make_pair() 的辅助函数模板。编写自己的函数模板的细节将在本章后面讨论。函数模板一直支持基于传递给函数模板的参数自动推导模板参数。因此make_pair() 能够根据传递给它的值自动推导出模板类型参数。例如编译器为以下调用推导出 pairint, double
auto pair2 { make_pair(1, 2.3) };使用类模板参数推导CTAD不再需要这样的辅助函数模板。编译器现在会根据传递给构造函数的参数自动推导出模板类型参数。对于 pair 类模板您可以简单地编写以下代码
pair pair3 { 1, 2.3 }; // pair3 的类型为 pairint, double当然这仅在类模板的所有模板参数要么具有默认值要么用作构造函数中的参数从而可以推导出来时才有效。请注意CTAD 要求有一个初始化器才能工作。以下是非法的
pair pair4;许多标准库类支持 CTAD例如 vector、array 等。 注意这种类型推导对 std::unique_ptr 和 shared_ptr 无效。您向它们的构造函数传递 T*这意味着编译器必须在推导 T 或 T[] 之间选择如果选错了就会很危险。因此请记住对于 unique_ptr 和 shared_ptr您需要继续使用 make_unique() 和 make_shared()。 用户定义的推导指南
您也可以编写自己的用户定义推导指南来帮助编译器。这些指南允许您编写模板参数如何被推导的规则。这是一个高级主题所以不会详细讨论但会给出一个示例来展示它们的强大功能。假设您有以下 SpreadsheetCell 类模板
template typename T
class SpreadsheetCell {
public:SpreadsheetCell(T t) : m_content { move(t) } { }const T getContent() const { return m_content; }private:T m_content;
};使用自动模板参数推导您可以创建一个 std::string 类型的 SpreadsheetCell
string myString { Hello World! };
SpreadsheetCell cell { myString };然而如果您将 const char* 传递给 SpreadsheetCell 构造函数则类型 T 被推导为 const char*这不是您想要的您可以创建以下用户定义的推导指南当向构造函数传递 const char* 作为参数时使其将 T 推导为 std::string
SpreadsheetCell(const char*) - SpreadsheetCellstd::string;这个指南必须在类定义
之外但在与 SpreadsheetCell 类相同的命名空间内定义。通用语法如下。explicit 关键字是可选的其行为与构造函数的 explicit 相同。通常这样的推导指南也是模板。
explicit TemplateName(Parameters) - DeducedTemplate;
