C++ template Day Day Up 第二天 模板参数推论(deduction)

Today’s subject is Compile Argument Deduction.

 

我们平时用template的时候往往需要指定template argument type，实际上很多种情况可以不指定具体的类型，而依赖于编译器的deduction（个人推荐把这个单词翻译成推论，能表达出实际的行为，侯捷翻译这个单词为演绎，可能台湾这么说，总觉得怪怪的）。

先举一个小例子（refer to C++ Templates Chapter 2）：

 

 

template <typename T> 
T const& Max (T const& a, T const& b)
...{
  return a > b? a : b;
}

看下面的调用：

[a] Max(1, 2);

[b] Max(‘c’, ‘d’);

[c] Max(5.5, 7);

[d] Max(5.5, static_cast<double>(7) );

[e] Max<double>(5.5, 7);

 

让我们先关注[a]、[b]、[c]

调用Max模板函数的时候并没有指定模板参数！这个就是编译器为我们所作的Argument Deduction。

编译器会根据传进去的变量推断出它的类型，[a]中compiler会生成Max<int>版本的函数，[b]则会生成Max<char>版本的函数。

那么[c]呢？

答案是compiler会报告一个错误，

VS2005中文版下：error C2782: “T Max(const T &,const T &)”: 模板参数“T”不明确

G++ ：error: no matching function for call to `Max(double, int)'

请注意，Max函数的定义要求a和b是同一类型，也就是说compiler对于[c]推断不出匹配的函数。解决这个问题我们可以采用[d]或者[e]的方式调用Max函数。

 

另外，编译器对于类的成员函数也可以进行Deduction，看下面的例子：

class Any

{

public:

 

     template<typename T>

     Any(T const& ty)

     {

     }

};

 

这个Any类提供一个带模板的构造函数，编译器可以为这种成员函数进行类型推论，这会给这个类一种特别的威力。

int i = 5;

string s;

stack<string> st;

vector<int> v;

Any a = i;

Any b = s;

Any c = st;

Any d = v;

上面的代码竟然能够编译!

这会为C++带来什么，Any类是void*么？不是，Any类更像是java中的Object，它比void*强在它可以存储具体类型，当向下转换的时候，也更安全。

 

上面的说明可能您不太相信，建议看一下boost库的any的实现。文章的最后给出了我参考boost写的简略版的any的实现，代码忽略了很多细节，只突出重要思想（Boost是any，这里是Any），有兴趣可以看一下。

 

注意！只有函数或者成员函数才能够进行argument deduction。

 

Argument deduction还会为我们带来什么？

我比较欣赏的是编译期多态，Design Pattern的template版本会很有意思，以后的文章会介绍到。

Summary

写着写着就觉得稍微写深了，本来只想写函数模板，真是水平不济啊！

本人希望读这系列文章的读者能够熟悉C++非模板的语法和应用，并且最好能够熟悉面向对象（之后的文章可能会涉及一些Design Pattern），能写出真正的面向对象程序。

并且希望写作水平有所提高，可以在模板基础知识之间，穿插一些实际的应用，希望每一篇blog都会给不太了解模板的程序员一点帮助。

 

附录：

缩略版Any的实现

 

class Any
...{
public:
    class PlaceHolder
    ...{
    public:
        virtual const std::type_info & type() const = 0;
    };

    template<typename Ty>
    class Holder
        :public PlaceHolder
    ...{
    public:
        Holder(Ty const& data)
            :_data(data)
        ...{
        };

        virtual const std::type_info & type() const
        ...{
            return typeid(_data);
        }

    public:
        Ty _data;
    };

public:

    Any()
        :_holder(0)
    ...{
    }

    template<typename T>
    Any(T const& ty)
        :_holder(new Holder<T>(ty))
    ...{
        cout<<"Con:"<<typeid(ty).name()<<endl;
    }

    template<typename T>
    Any& operator=(const T& rh)
    ...{
        if (!_holder)
        ...{
            delete _holder;
        }

        cout<<"Op=:"<<typeid(rh).name()<<endl;

        _holder = new Holder<T>(rh);
        return *this;
    }

    const std::type_info & type() const
    ...{
        return _holder ? _holder->type() : typeid(void);
    }

    ~Any()
    ...{
        delete _holder;
    }

private:

    template<typename ResultType>
    friend    ResultType* Any_cast(Any* operand);

    PlaceHolder* _holder;
};

template<typename ResultType>
ResultType* Any_cast(Any* operand)
...{
    return operand && (operand->type() == typeid(ResultType))
        ? &static_cast<Any::Holder<ResultType> *>(operand->_holder)->_data : 0;
}

main函数中：
    vector<int> vo;
    vo.push_back(1);
    vo.push_back(2);
    Any a = 5;
    a = vo;

    vector<int>* v = Any_cast<vector<int> >(&a);
    for (vector<int>::iterator it = (*v).begin(); it != (*v).end(); ++it)
    ...{
        cout<<*it<<endl;
    }