一、前言
当我们使用类模板时,我们必须要指定所有的模板参数,除非某参数具有默认的实参(default argument)。在c++17中,标准委员会加入了一个叫模板参数推断(class template argument dedection)的新特性,可以在声明一个类模板对象时不去指定模板参数,由编译器去自行推断。下面我们来看一看使用这一新特性需要注意的点。
Attention:本文代码使用编译器为msvc,开发环境为visual studio 2017 community 15.7.3,如有错误请批评指正,我会在检查后尽快修改。
二、如何使用类模板参数推断
首先,我们先定义一个简单的类模板,然后通过该类模板来说明如何使用类模板参数推断。
template <typename T,typename Cont=std::vector<T>>
class Container {
public:
Container() = default;
Container(const T&);
void ShowContent();
void push(const T& elem);
void pop();
bool isEmpty();
private:
Cont elemCollection;
};
template <typename T,typename Cont>
Container<T, Cont>::Container(const T& t) :elemCollection({ t }) {}
template <typename T,typename Cont>
void Container<T, Cont>::push(const T& elem) {
elemCollection.push_back(elem);
}
template <typename T,typename Cont>
void Container<T, Cont>::pop() {
elemCollection.pop_back();
}
template <typename T,typename Cont>
bool Container<T, Cont>::isEmpty() {
return elemCollection.empty();
}
template <typename T,typename Cont>
void Container<T, Cont>::ShowContent() {
for (auto beg = elemCollection.begin(); beg != elemCollection.end(); ++beg) {
std::cout << *beg << '\n';
}
}
在C++17之前,我们可以这样声明一个Container的对象:
Container<std::string> stringContainer;
但是在C++17之后,我们可以让编译器自己来推断类模板的参数。例如,我们可以进行如下定义:
Container stringContainer("testStr");
这里我们没有显式(explicitly)指定类模板的参数,编译器为我们推断了这些参数。但是,需要注意的是,当类模板的参数通过传引用(passed-by-reference)的方式传入构造函数时,编译器在进行类型推断时是不会发生衰退的(decay)。也就是说,对于前面所定义的stringContainer
,推断出来的类型T为const char[8]
,这显然与我们的初衷不符,该类型只能存放一定大小的C-style字符串。
解决这一问题的方式就是在编写构造函数时,将类模板的参数使用传值(passed-by-value)的方式传入。此外,为了避免额外的拷贝,我们在初始值列表(initializer list)中使用移动std::move
操作,更改后构造函数如下:
template <typename T,typename Cont>
Container<T, Cont>::Container(T t) :elemCollection({ std::move(t) }) {}
此时,经过编译器推断,T类型被实例化(instantiated)为const char*,这样我们就完成了跟显式指定T为std::string
近似的工作,还要注意的是,在使用push操作时,如果参数为std::string
类型,需要使用标准库定义的c_str()
函数来讲标准库类型的字符串转化为C-style的字符串。
听起来使用argument deduction十分的麻烦,其实我们只是选择了std::string
一个较为麻烦的例子。由于一些历史原因,C-style的字符串在CPP中被保留,在函数的参数选择上,无论库的编写者使用std::string
还是const char*
,都不可能让所有用户满意,前几天听说了一个新的概念,叫做string_view
,目前还没有来得及看,等有时间了看看。目前对于我们来说,尽量使用标准库定义的string类型就可以了。
扯远了,这里我们还可以试试别的,例如:
Container intContainer = 1;
Container<int> intContainer;//in contrast
这两句完成的模板参数实例化是一样的。
其实标准委员会还提供了一个方法来解决参数类型推断的问题,那就是使用推断向导(deduction guide),下面来讲一讲deduction guide。
三、推断向导(deduction guide)
我们可以必须在类模板声明的同一个namescope中定义deduction guide,一般位于类声明的后面。示例如下:
Container(const char*)->Container<std::string>;
这样我们就相当于告诉编译器,如果传入的实参为C-style的字符串,那么就将T推断为std::string
。
四、小结
这个新特性减少了类模板参数的指定,我们在使用时更多的还是要关注其背后的一些东西,不能生搬硬套,那样的话还不如直接显示指定。
五、参考文献
[1]C++ Templates: The Complete Guide, 2nd EditionNicolai M. Josuttis,2017
[2]Lippman S B, Lajoie J, Moo B E. C++ Primer, 5th Edition[J]. 2013.