C++中typename技术探索

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本文详细解析了C++中typename关键字的作用与用法，包括其与typedef的区别、在模板编程中的应用以及如何处理依赖类型名等问题。

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C++中typename技术探索

【原创文章，转载请保留或注明出处：http://blog.youkuaiyun.com/yinyhy/article/details/8672813】

1.前言

typename是一个C++中的关键字。当用于泛型编程时是另一术语"class"的同义词。这个关键字用于指出模板声明（或定义）中的非独立性名称（dependent names）是类型名，而非变量名。

typename指示一个类型名，而非定义一个类型，以下声明了一个Seq::iterator类型的变量itr，其中Seq是一个模板实例化时才知道的类：

typenameSeq::iterator itr;
如果没有typename指示，Seq::iterator会被认为是Seq的静态变量，而不是类型名。typename关键字不会定义一个类型，如果你想定义一个新类型的话，你必须这样：

typedef typenameSeq::iterator ITR;

2.typedef和typename

2.1typedef

类型说明的格式为:

typedef 类型定义名;

类型说明只定义了一个数据类型的新名字，而不是定义一种新的数据类型。定义名表示这个类型的新名字。

例如: 用下面语句定义整型数的新名字:

typedef int SIGNED_INT;

使用说明后,SIGNED_INT就成为int的同义词了, 此时可以用SIGNED_INT定义整型变量。例如: SIGNED_INT i, j;(与int i, j等效)。

但longSIGNED_INT i, j; 是非法的。

typedef同样可用来说明结构、联合以及枚举和类。

说明一个结构的格式为:

typedefstruct{
          数据类型成员名;
          数据类型成员名;
          ...
        }结构名;

此时可直接用结构名定义结构变量了。

例如:

typedefstruct{
          char name[8];
          int class;
          char subclass[6];
          float math, phys, chem,engl, biol;
      }student;
      student Liuqi;

则Liuqi被定义为结构数组和结构指针。

2.2typename

typename关键字告诉了编译器把一个特殊的名字解释成一个类型，在下列情况下必须对一个name使用typename关键字：

1）一个唯一的name（可以作为类型理解），它嵌套在另一个类型中的。

2）依赖于一个模板参数，就是说：模板参数在某种程度上包含这个name。当模板参数使编译器在指认一个类型时产生了误解。

保险起见，你应该在所有编译器可能错把一个type当成一个变量的地方使用typename。就像上面那个例子中的T::id，因为我们使用了typename，所以编译器就知道了它是一个类型，可以用来声明并创建实例。

3.typename示例

如果你的类型在模板参数中是有限制的，那你就必须使用typename

#include <iostream>
#include <typeinfo> // for typeid() operator

using namespace std;

template <typename TP>
struct COne { // default member is public
typedef TP one_value_type;
};

template <typename COne>  // 用一个模板类作为模板参数, 这是很常见的
struct CTwo {
    // 请注意以下两行
    // typedef COne:one_value_type two_value_type;  // *1
    typedef typename COne:one_value_type two_value_type; //*2
};

// 以上两个模板类只是定义了两个内部的public类型, 但请注意第二个类CTwo的two_value_type类型
// 依赖COne的one_value_type, 而后者又取决于COne模板类实例化时传入的参数类型.

int main()
{
    typedef COne<int> OneInt_type;
    typedef CTwo< OneInt_type > TwoInt_type;
    TwoInt_type::two_value_type i;
    int j;
    if ( typeid(i) == typeid(j) )   // 如果i是int型变量
        cout << "Right!"<< endl;   // 打印Right
    return;
}

以上例子在Linux下用G++ 2.93编译通过, 结果打印"Right". 但是如果把*1行的注释号去掉, 注释，*2行, 则编译时报错, 编译器不知道COne:one_value_type为何物。通常在模板类参数中的类型到实例化之后才会显露真身, 但这个CTwo类偏偏又要依赖一个已经存在的COne模板类, 希望能够预先保证CTwo::two_value_type与COne:one_value属于同一类型, 这是就只好请typename出山, 告诉编译器, 后面的COne:one_value_type是一个已经存在于某处的类型的名字(type name), 这样编译器就可以顺利的工作了。

4.typename含义

typename:的含义有两个：
1）typenamevar_name，表示var_name的定义还没有给出，这个语句通常出现在模版的定义内。例如：
template
void f()
{
  typedef typename T::A TA;    // 声明 TA 的类型为 T::A
  TAa5;                                  // 声明 a5 的类型为 TA
  typename T::Aa6;                 // 声明 a6 的类型为 T::A
  TA *pta6;                            //声明 pta6 的类型为 TA 的指针
}

因为T是一个模版实例化时才知道的类型，所以编译器更对T::A不知所云，为了通知编译器T::A是一个合法的类型，使用typename语句可以避免编译器报错。
2）template <typename var_name > class class_name，表示var_name是一个类型，在模版实例化时可以替换任意类型，不仅包括内置类型（int等），也包括自定义类型class。这就是问题中的形式。换句话说，在template中，typename和class的意义完全一样。

5.内嵌依赖类型名

这里有三个词，内嵌、依赖、类型名。那么什么是“内嵌依赖类型名（nesteddependent type name）”

请看SGI STL里的一个例子，只是STL中count范型算法的实现：

template <class _InputIter, class_Tp>
typename iterator_traits<_InputIter>::difference_type
count(_InputIter __first, _InputIter __last, const _Tp& __value) {
__STL_REQUIRES(_InputIter, _InputIterator);
__STL_REQUIRES(typename iterator_traits<_InputIter>::value_type,
        _EqualityComparable);
__STL_REQUIRES(_Tp, _EqualityComparable);
typename iterator_traits<_InputIter>::difference_type __n = 0;
for ( ; __first != __last; ++__first)
   if (*__first == __value)
   ++__n;
return __n;
}

这里有三个地方用到了typename：返回值、参数、变量定义。分别是

typename iterator_traits<_InputIter>：：difference_type

typename iterator_traits<_InputIter>：：value_type

typename iterator_traits<_InputIter>：：difference_type __n = 0；

difference_type， value_type就是依赖于_InputIter（模板类型参数）的类型名。源码如下：template <class_Iterator>

struct iterator_traits {
typedef typename _Iterator::iterator_category iterator_category;
typedef typename _Iterator::value_type    value_type;
typedef typename _Iterator::difference_type   difference_type;
typedef typename _Iterator::pointer     pointer;
typedef typename _Iterator::reference    reference;
};

内嵌是指定义在类名的定义中的。以上difference_type和value_type都是定义在iterator_traits中的。

依赖是指依赖于一个模板参数。typename iterator_traits<_InputIter>：：difference_type中difference_type依赖于模板参数_InputIter。

类型名是指这里最终要指出的是个类型名，而不是变量。例如iterator_traits<_InputIter>：：difference_type完全有可能是类iterator_traits<_InputIter>类里的一个static对象。而且当我们这样写的时候，C＋＋默认就是解释为一个变量的。所以，为了和变量区分，必须使用typename告诉编译器。