01:理解模板型别推导
模板的类型推导是现代C++最广泛的特性之一,了解型别推导也很重要。
模板及调用的一般形式:
template<typename T>
void f(ParamType param);
f(expr); //从expr来推导T和ParamType的类型
情况1:ParamType是个指针或引用,但不是个万能引用
推导规则:
1.若expr具有引用类型,先将引用部分忽略。
2.尔后,对expr的类型和ParamType的类型进行模式匹配,来决定T的类型。
例如,有如下的模式:
template<class T>
void f(T& param)
{
cout << typeid(T).name() << endl;
}
int x = 0; // x为int
const int xx = x; //xx为const int
const int& xxx = x; //xxx为const int&
f(x); //param为int&,T推导为int
f(xx); //param为const int&,T为const int
f(xxx); //param为const int&,T为const int
在第二个和第三个调用语句中,由于xx和xxx的值都被指明为const,所以T的类型被推导为const int,从而形参param的类型就成了const int&。
上述调用语句示例演示的都是左值引用形参,但是右值引用形参的类型推导方式是完全相同的。
若将形参类型从T&改为const T&,结果和意想中的差别不大。xx和xxx的常量性仍得到满足,但由于现在假定param具有const引用类型,T的类型推导结果中没有必要再包含const了。推导如下:
template<typename T>
void f(const T& param); //param现在是个const &
int x = 27; //同前
const int xx = x; //同前
const int& xxx = x; //同前
f(x); //T:int, param:const int&
f(xx); //T:int, param:const int&
f(xx); //T:int, param:const int&
若param是个指针(或指向const对象的指针)时,推导方式本质上一样:
template<typename T>
void f(T* param); //param现在是个指针
int x = 27; //同前
const int *px = &x; //px:const int
f(&x); //T:int, param:int*
f(px); //T:const int, param:const int*
情况2:ParamType是个万能引用
- 若expr是个左值,T和ParamType都会被推导为左值引用。这个结果有两重神奇之处:首先,这是在模板类型推导中,T被推导为引用类型的唯一情形。其次,尽管在声明时使用的是右值引用语法(T&&),它的型别推导确实左值引用。
- 若expr是个右值,则应用“常规”(情形1中的)规则。
template<class T>
void f(T&& param)
{
cout << typeid(decltype((param))).name() << endl;
}
int x = 0; // x为int
const int xx = x; //xx为const int
const int& xxx = x; //xxx为const int&
f(x); //param为int&,T为int&
f(xx); //param为const int&,T为const int&
f(xxx); //param为const int&,T为const int&
f(20); //param为int&&,T为int
情况3:ParamType既不是指针也不是引用
这意味着,无论传入的是什么,param都是它的一个拷贝的副本,也就是一个全新的对象。
推导规则是:
1)若expr具有引用类型,则忽略其引用部分。
2)忽略expr的引用性之后,若expr是个const对象,也忽略之。若其是个volatile对象,同忽略之。(volatile对象不常用,一般使用与实现设备驱动程序)。
int x = 0; // x为int
const int xx = x; //xx为const int
const int& xxx = x; //xxx为const int&
f(x); //param为int,T为int
f(xx); //param为int,T为int
f(xxx); //param为int,T为int
f(20); //param为int,T为int
情况4:数组实参
这种情况是传入数组类型,数组类型有别于指针类型,尽管它们看起来可以互换。形成这种假象的主要原因是,在很多语境下数组会退化成其首元素的指针。下面这段代码能够编译成功,就是因为这种退化机制在发挥作用。
const char str[] = "hello,world";
const char* strPointer = str;
当将一个数组传递给模板时又会这么样呢?
template<class T>
void f(T param) //param现在是个指针
{
cout << typeid(decltype((param))).name() << endl;
cout << param << endl;
}
const char str[] = "hello,world";
f(str);
template<class T,size_t N>
constexpr size_t arraySize(T(&)[N])noexcept
{
return N;
}
arraySize(str) = 12;
实际上传入模板是数组首元素指针。
身为一名现代C++程序员,相对于内建数组,会优先选择std::array,相对于内建数组无额外开销且提供了许多良好的接口方便使用。
情况5:并非只有数组会退化为指针,函数实参也会退化为函数指针
int func(int, int)
{
return 0;
}
template<class T>
void f(T param) //按值传递
{
cout << typeid(decltype((param))).name() << endl;
cout << param << endl;
}
f(func); //被推导为函数指针,int(*)(int,int)
//如果模板按引用传递的话
func(func); //被推倒为int(&)(int,int); 函数引用
请记住:
1)在模板类型推导过程中,具有引用型别的实参被当成非引用型别来处理。换言之其引用性会被忽略。
2)对万能引用形参进行推导时,左值实参会被特殊处理。
3)对按值传递的形参进行推导时,若实参型别中带有const或volatile修饰词,则它们还是会被当作不带const或volatile修饰词的型别来处理。
4)在模板型别推导过程中,数组或函数型别的实参会退化成对应的指针,除了非它们被用来初始化引用。
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