模板實例化

若是說上一篇博文《模板名稱》是教人怎麼寫模板，那麼這一篇就是教人怎麼使用模板。

閱讀此文以前要先閱讀上一篇博文理解什麼事受限名稱，什麼是依賴型名稱 → 

http://www.cnblogs.com/claruarius/p/4063795.html

模板實例化的複雜性在於：對於產生自模板的實體，它們的定義已經再也不侷限於源代碼中的單一位置。

1、理解兩個概念

（1）實例化：實例化在C++中一般指「根據類型建立一個對象」，可是在模板裏面，實例化是指使用 具體值替換模板實參，從模板中 產生普通類，函數或者成員函數的 過程。

（2）特化：這個過程最後得到的試題就是咱們所說的特化。

然而，實例化過程並非特化的惟一方式，還有顯式特化，經過引入一個template<>來實現,以下：

template<typename T1, typename T2>

class MyClass{};

 

template<>

class MyClass<std::string, float>{};

 

2、按需實例化（on-demand實例化）

若是（某個組件） 指望知道模板特化的大小，或者訪問該特化的成員，那麼整個定義就須要位於做用域中。

好比顯示的調用模板的成員，或者是包含隱式轉換

（1）顯示調用成員函數

template<typename T> class C;   //前置聲明

C<int>* p = 0; //這裏只須要聲明就夠了

 

template<typename T>

class C{

    public:

        void f();

};

 

void g(C<int>& c){

    c.f();                    //此處須要知道整個模板的定義，由於編譯器要肯定f()是否是能夠被訪問到

}

 

（2）隱式類型轉換

C++重載規則要求：若是候選函數的參數是class類型，那麼該類型所對應的類就必須可見

template <typename T>

class C{

public:

    C(int);  //單參數隱式類型轉換

};

 

void candidate(C<double> const&); //①容許編譯器實例化該重載函數，但不是必須的，在VS2013中，就沒有實例化參數

void candidate(int){}                        //②

 

int main()

{

    candidate(42);         //編譯器不會選擇①處的聲明， 由於一個精確的匹配要優於顯式轉型所得到的匹配

    return 0;

} 

 

3、延遲實例化

編譯器只對確實須要的部分實例化。換句話說，編譯器會延遲模板的實例化。

（1）當隱式實例化類模板時，同時也實例化了該模板的每個成員函數的聲明，但並無實例化相應的定義。

可是有些狀況是不會延遲的，以下：

①類模板裏面包含有匿名的union，那麼，匿名的union成員同時也被實例化，

②虛函數，做爲實例化類模板的結果，許多編譯器實現都會實例化虛函數的定義，由於「實現虛函數調用機制的內部結構」要求虛函數的定義做爲連接實體的存在。

（2）實例化類模板與實例化缺省的函數調用實參是分開的。換句話說，只有函數確實使用了缺省的實參，纔會實例化該實參，若是這個函數不使用缺省的實參，那麼就不會實例化該缺省的實參，而是顯式使用實參來實例化。

template<typename T>

class Safe{};

 

template<int N>

class Danger{

    typedef char Block[N];            //若是N<=0的話，將會出錯

};

 

template<typename T, int N>

class Tricky{

public:

    virtual ~Tricky(){}    //虛函數，並提供了定義
    void no_body_here(Safe<T>=3);     //該缺省實參是可疑的，但沒有被使用，不會被實例化，不會出錯
    void inclass(){
        Danger<N>no_boom_yet;          //沒有被使用，不會被實例化，不會出錯
}
//void error(){ Danger<0> boom;}      //若是沒有被註釋，會被要求給出這個類Danger<0>的完整定義，
//而實例化Danger<0>會出錯,即便沒有被使用，也不會被實例化，但仍然可以引起一個錯誤
//該錯誤是在泛模板處理中產生的
//void unsafe(T(*p)[N]);        //若是 沒有註釋掉的話，此處實例化聲明的時候會出錯
T operator->();
//virtual Safe<T> suspect();     //虛函數，可是沒有提供定義，因此會引起一個連接期的錯誤,
//若是不註釋掉的話，連接器就會給出這類錯誤
struct Nested{
    Danger<N> pfew;      //由於沒有使用該結構，因此此處的沒有實例化

};

 

union{

 

    int align;

 

Safe<T> anonymous;

 

};

};

 

int main()

{

    Tricky<int, 0> ok;

}

3、C++實例化模型 

（1）兩階段查找

第一階段：使用普通查找規則（在適當狀況也會使用ADL）對模板進行解析，查找 非依賴型名稱。另外 非受限的依賴型名稱（諸如函數調用中的函數名稱，由於其具備一個依賴型實參）也會在這個階段查找，只不過查找不徹底，在實例化模板的時候還會再次進行查找。

 

第二階段：發生在模板被實例化的時候，咱們也稱此時發生的地點（或源代碼的某個位置）爲一個實例化點POI。 依賴型受限名稱就在此時查找。另外， 非受限的依賴型名稱在此階段也會再次執行ADL查找.

 

（2）POI(實例化點)

①對於指向 非類型（也就是函數╮(￣▽￣")╭）特化的引用， C++把他的POI定義在「包含 這個引用的 定義或聲明 以後的最近名字空間域」。

class MyInt{

    public:

    MyInt(int i);

};

 

MyInt operator - (MyInt const);

bool operator >(MyInt const&, MyInt const&);

typedef MyInt int;    //②

void e(){}//③

template <typename T>

void f(T i)   

{

    if(i>0){

        g(-i);   //①

         e(); //非受限非依賴型名稱會在第一階段查找，因此若是要順利解析須要在此模板以前（能夠在③位置）定義函數e()，不然解析不經過

        h(-i);//h是非受限依賴型名稱，因此函數h沒必要出如今模板f()以前，讓其可見（由於能夠經過ADL查找到名稱），以下。

}

}

//（1）

void g(Int)     //這就是那個定義或聲明

{

//(2)

    f<Int>(42);  //這就是那個引用

//(3)

}

//（4）這就是那個「以後最近的名字空間域」，函數f<int>的一個特化會出如今這裏

 

void h(Int)

{

    f<Int>(32);

}

 

【注意】①位置的名稱g, 是非受限依賴型名稱，由於他的參數是依賴型的， 因此會在第二階段查找 只是使用ADL就可以找到函數g(Int)其實也就是g(MyInt)；若是將MyInt替換成int，即②處爲typedef int Int，那麼第二階段的查找關聯命名空間就會是空集，也就找不到函數g(Int)的聲明和定義。

 

②對於產生自模板的 類實例的引用，它的POI只能定義在「包含 這個實例引用的 定義或聲明以前的最近名字空間域」。

template<typename T>

class S{

     public:

        T m;

};

//(5) 這裏就是S的POI

unsigned long h()  //這就是那個定義或聲明

{

    //(6)

    return (unsigned long) sizeof(S<int>);   //這就是那個實例引用

    //(7)

}

//(8) 

 

4、顯式實例化  

爲模板特化顯式的生成POI是可行的，咱們把這種特化的構形成爲顯式實例化指示符。從語法關鍵字上講，它有關鍵字template和後面的特化聲明組成，所聲明的特化就是即將有實例化得到的特化。

 

template<typename T>

void f(T) throw(T){}

 

下面有4個有效的顯式實例化實體

template void f<int>(int) throw(int);

template void f<>(int) throw(int); 

template void f(int) throw(int);  //經過演繹得到

template void f(int);  //異常規範也能夠省略，若是沒有省略，異常規範必須匹配相應的模板

 

C++規定: 同一個程序中，每個特定的模板特化最多隻能存在一處顯式實例化。並且，若是摸個模板特化已經被顯式實例化（使用template），那麼就不能對其進行顯式特殊化（使用template<>）。