Effective Modern C++ 系列之 条款1: 理解模板型别推导
1. CPP模板类型推导
函数模板一般形式如下:
template<typename T>
void func(ParamType parm)
而调用形式如下:
func(expr);
在编译期，编译器会通过expr推导二个型别: 一个是T的型别，另一个是ParamType的型别.
T 和 ParamType，这二个往往不一样。 因为ParmType一般会包含一些修辞符.
T的型别不仅依赖expr的型别,还依赖ParamType的形式. 具体分为三种情况:
- 情况一: ParamType具有指针或者引用型别,但不是个万能.
- 情况二: ParamType是个万能引用.
- 情况三: ParamType既非指针也非引用.
1.1 ParamType具有指针或者引用型别,但不是个万能
此种情况下推导规则:
- 若expr是引用类型，则先将引用部分忽略.
- 然后,对expr的型别和ParamType的型别执行模式匹配，来决定T的类型.
1.1.1 param是个引用
template<typename T>
void f(T& param);
变量声明：
int x = 27;
const int cx = x;
const int& rx = x;
下面的推导的结果如下
- f(x) : T-> int, param -> int&
- f(cx) : T-> const int, param -> const int&
- f(rx) : T-> const int, param -> const int&
注意:rx的引用会在推导过程中被忽略.
1.1.2 param是个指针(或指向const对象的指针)
template<typename T>
void f(T* param); //param 是个指针
int x = 27;
const int* px = &x;
- f(&x) : T -> int, param -> int*
- f(px) : T -> const int, param -> const int*
C++的型别推导规则对于引用和指针形参都适用
1.2 ParamType是个万能引用
万能引用形参模板推导规则:
- 如果expr是个左值,T 和 paramType都会被推导微左值引用.
- 如果expr是个右值, 则应用情况1的规则.
例如：
template<typename T>
void f(T&& param); //param现在是万能引用了
int x = 27;
const int cx = x;
const int& rx = x;
- f(x) : x是左值, T -> int& , param -> int&
- f(cx): cx是左值, T -> const int&, param -> const int&
- f(rx): rx是左值， T->const int& , param-> const int&
- f(27): 27是右值， T -> int, param-> int&&.
当遇到万能引用时,型别推导规则会区分实参时左值还是右值.
1.3 ParamType既非指针也非引用
当ParamType既非指针也非引用时,我们面对的就是所谓按值传递了
template<typename T>
void f(T param); //param 是按值传递.
f(expr); //调用f函数.
在c++中按值传递param会是一个副本，推导规则如下:
- 若 expr具有引用型别,则忽略其引用的部分.
- 忽略expr的引用性之后,若expr是个const或volatile对象，也忽略之.
例子：
int x = 27;
const int cx = x;
const int& rx = x;
- f(x) : T -> int, param -> int.
- f(cx) : T -> int, param -> int.
- f(rx) : T -> int, param -> int.
注意：按值传递 param是个完全独立与cx和rx存在的对象，cx和rx的一个副本. expr的不可修改，并不能断定其副本也不可以修改.
const和volatile仅会在按值形参处忽略. 若形参时const的引用或者指针，expr的常量性会在推导过程中加以保留
特殊案例：expr是个指向到const对象的const指针，且expr按值传递给param.
template<typename T>
void f(T param);
const char* const ptr = "fun with pointers";
- f(ptr) - T -> const char*, param -> const char*型别.
1.4 数组实参
数组型别有别于指针类型，尽管有时看起来它们可以互换. 形成这种假象的主要原因，在很多情况下，数组会退化成指向其首元素的指针.
const char name[] = "J. P Briggs"; //name的型别时const char[13].
const char* ptrToName = name; //ptrToName的型别是const char* 。
上述代码在编译器上是能通过编译的.
1.4.1 数组传递给持有按值形参的模板
template<typename T>
void f(T param); //持有按值形参的模板.
- f(name): T -> const char*, param -> const char*型别.
1.4.2 数组传递给按引用传递形参的模板
template<typename T>
void f(T& name); //按引用方式传递形参的模板.
- f(name): T -> const char[13], param -> const char(&)[13].
可以利用声明数组引用这一能力创造出一个模板，用来推导处数组含有的元素个数.
template<typename T, std::size_t N>
constexpr std::size_t array_size(T (&)[N]) noexcept {
return N ;
}
例如：
int keyVals[] = {1,2,3,4,5,5,6};
int mappedVals[array_size(keyVals)];
在现代C++中，优先选用std::array:
std::array<int ,array_size(keyVals)> mappedVals;
1.5 函数实参
在C++中, 函数型别也同样会退化为函数指针. 并且数组型别推导规则适用函数及函数指针的退化.
void someFunc(int, double) // someFunc 是个函数, 其型别为void(int,double);
1.5.1 持有按值形参传递的模板
template<typename T>
void f1(T param);
- f1(somFunc): T-> void()(int ,double) , param ->void()(int ,double).
1.5.2 持有按引用形参传递的模板
template<typename T>
void f1(T& param);
- f1(somFunc): T-> void(int ,double) , param ->void(&)(int ,double).
2. 总结
- 在模板型别推导过程中, 具有引用型别的实参会被当成非引用型别来处理,换言之，其引用性会被忽略.
- 对万能引用形参进行推导时,左值实参会进行特殊处理.
- 对按值传递的形参进行推导时,若实参型别中带有const或volatile修辞词,则它们还是会被当作不带const或者volatile的型别来处理.
- 在模板型别推导过程中,数组或者函数型别的实参会退化成对应的指针,除非它们被用来初始化引用.
3. 代码使用boost库中type_index
部分代码如下:
#include <boost/type_index.hpp>
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;
using namespace boost;
using boost::typeindex::type_id_with_cvr;
template<typename T>
void f(T& param) {
std::cout << "T =" << type_id_with_cvr<T>().pretty_name() << std::endl;
std::cout << "param =" << type_id_with_cvr<decltype(param)>().pretty_name() << std::endl;
}
void someFunc(int, double) {
}
template<typename T, std::size_t N>
constexpr std::size_t array_size(T(&)[N]) noexcept {
return N;
}
int main(int argc,char** argv) {
#if 0
int x = 27;
const int cx = x;
const int& rx = x;
f(x);
f(27);
#endif
//char const * const ptr = "fun with pointers";
//f(ptr);
//const char name[] = "J. P. Briggs";
//f(name);
//int keyVals[] = { 1,2,3,4,5,5,6 };
//std::array<int, array_size(keyVals)> mappedVals = { 1,2,3,4,5,5,6 };
//for(auto e: mappedVals)
//{
// std::cout << e << std::endl;
//}
f(someFunc);
return 0;
}
本文学习《 Effective Modern C++ 》一书整理的学习笔记
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