《C++新经典对象模型》之第7章模板实例化语义学

- 7.1 模板及其实例化详细分析
- - 7.1.1 函数模板
  - 7.1.2 类模板的实例化分析
  - 7.1.3 多个源文件中使用类模板
  - - 07.01.cpp
- 7.2 炫技写法
- - 7.2.1 不能被继承的类
  - 7.2.2 类外调用私有虚成员函数
  - - 07.02.cpp

7.1 模板及其实例化详细分析

7.1.1 函数模板

template <class T>
T funcadd(const T &a, const T &b)
{T addhe = a + b;return addhe;
}cout<<funcadd(12, 14)<<endl;
//dumpbin
//nm

编译器编译时根据funcadd的调用来确定函数模板中T的类型。
int funcadd(int const &, int const &);

7.1.2 类模板的实例化分析

template <class T>
struct ATPL
{T m_i, m_j;ATPL(T tmpi = 0, T tmpj = 0) : m_i(tmpi), m_j(tmpj) {}
};

类模板中的枚举类型

template <class T>
struct ATPL
{enum ECURRSTATUS{E_CS_Busy,E_CS_Free,};T m_i, m_j;ATPL(T tmpi = 0, T tmpj = 0) : m_i(tmpi), m_j(tmpj) {}
};ATPL<int>::ECURRSTATUS myenum = ATPL<int>::E_CS_Busy;ATPL<int>::ECURRSTATUS myenum2 = ATPL<int>::E_CS_Free;ATPL<double>::ECURRSTATUS myenum3 = ATPL<double>::E_CS_Free;

类模板中的静态成员变量

template <class T>
struct ATPL
{T m_i, m_j;ATPL(T tmpi = 0, T tmpj = 0) : m_i(tmpi), m_j(tmpj) {}static int m_sti;static T m_sti2;
};template <class T>
int ATPL<T>::m_sti = 10;
template <class T>
T ATPL<T>::m_sti2 = 10;//必须要和10兼容的类型ATPL<int>::m_sti = 18;cout << ATPL<int>::m_sti << endl;ATPL<float>::m_sti = 21;cout << ATPL<float>::m_sti << endl;//ATPL<string>::m_sti2;//errorATPL<int>::m_sti2 = 132;cout << ATPL<int>::m_sti2 << endl;ATPL<float>::m_sti2 = 1050.5;cout << ATPL<float>::m_sti2 << endl;

类模板的实例化

template <class T>
struct ATPL
{T m_i, m_j;ATPL(T tmpi = 0, T tmpj = 0) : m_i(tmpi), m_j(tmpj) {}
};ATPL<int> *pobj = nullptr;//未实例化类const ATPL<int> &yobj = 0; // 因为构造函数允许缺省参数，这里有隐式类型转换//等价于//ATPL<int> tmpobj(0);//const ATPL<int> &yobj = tmpobj;

成员函数的实例化

template <class T>
struct ATPL
{T m_i, m_j;ATPL(T tmpi = 0, T tmpj = 0) : m_i(tmpi), m_j(tmpj) {}void func1() const { cout << "ATPL::func1()" << endl; }void func2() const { cout << "ATPL::func2()" << endl; }
};const ATPL<int> &yobj = 0;yobj.func1();//成员函数调用时，才会实例化出成员函数

7.1.3 多个源文件中使用类模板

mytemplate.h

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;template <class T>
T funadd(const T &a, const T &b)
{T addhe = a + b;return addhe;
}template <class T>
struct ATPL
{enum ECURRSTATUS{E_CS_Busy,E_CS_Free,};T m_i, m_j;ATPL(T tmpi = 0, T tmpj = 0) : m_i(tmpi), m_j(tmpj) {}static int m_sti;static T m_sti2;void func1() const { cout << "ATPL::func1()" << endl; }void func2() const { cout << "ATPL::func2()" << endl; }
};template <class T>
int ATPL<T>::m_sti = 10;template <class T>
T ATPL<T>::m_sti2 = 10;

MyProject.cpp

#include "mytemplate.h"void myfunc()
{ATPL<int> myobj;//即使没调用myfunc()函数，也会实例化ATPL<int>类myobj.m_sti2 = 18;cout << myobj.m_sti2 << endl;
}

myfunc.cpp

#include "mytemplate.h"int ftest()
{ATPL<int> myobj;//即使没调用myfunc()函数，也会实例化ATPL<int>类myobj.m_sti2 = 21;cout << myobj.m_sti2 << endl;return 15;
}

编译时可能多个.obj文件产生了多个相同的ATPL类，但链接时只保留一个ATPL类实体，其余忽略掉。

虚函数的实例化

template <class T>
struct ATPL
{enum ECURRSTATUS{E_CS_Busy,E_CS_Free,};T m_i, m_j;ATPL(T tmpi = 0, T tmpj = 0) : m_i(tmpi), m_j(tmpj) {}static int m_sti;static T m_sti2;void func1() const { cout << "ATPL::func1()" << endl; }void func2() const { cout << "ATPL::func2()" << endl; }virtual void virfunc1() { cout << "ATPL::virfunc1()" << endl; }virtual void virfunc2() { cout << "ATPL::virfunc2()" << endl; }
};template <class T>
int ATPL<T>::m_sti = 10;template <class T>
T ATPL<T>::m_sti2 = 10;

类模板存在虚函数时，会实例化所以虚函数，即使未调用。
虚函数，产生虚函数表，虚函数表需要放置各个虚函数的地址，所以实例化出所以虚函数。

显示实例化

//.cpp文件中
template class ATPL<double>;

类模板的显示实例化，所有内容（类、成员函数、虚函数、静态成员变量等）都实例化出来，无论是否调用。

//.cpp文件中
template void ATPL<double>::func2() const;

实例化单独的成员函数，类并未实例化。

07.01.cpp

#include <cstdio>
#include <iostream>
using namespace std;template <class T>
T funadd(const T &a, const T &b)
{T addhe = a + b;return addhe;
}template <class T>
struct ATPL
{enum ECURRSTATUS{E_CS_Busy,E_CS_Free,};T m_i, m_j;ATPL(T tmpi = 0, T tmpj = 0) : m_i(tmpi), m_j(tmpj) {}static int m_sti;static T m_sti2;void func1() const { cout << "ATPL::func1()" << endl; }void func2() const { cout << "ATPL::func2()" << endl; }virtual void virfunc1() { cout << "ATPL::virfunc1()" << endl; }virtual void virfunc2() { cout << "ATPL::virfunc2()" << endl; }
};template <class T>
int ATPL<T>::m_sti = 10;template <class T>
T ATPL<T>::m_sti2 = 10;void myfunc()
{ATPL<int> myobj;myobj.m_sti2 = 18;cout << myobj.m_sti2 << endl;
}int main()
{cout << funadd(12, 14) << endl;{ATPL<int>::ECURRSTATUS myenum = ATPL<int>::E_CS_Busy;ATPL<int>::ECURRSTATUS myenum2 = ATPL<int>::E_CS_Free;ATPL<double>::ECURRSTATUS myenum3 = ATPL<double>::E_CS_Free;}{ATPL<int>::m_sti = 18;cout << ATPL<int>::m_sti << endl;ATPL<float>::m_sti = 21;cout << ATPL<float>::m_sti << endl;ATPL<int>::m_sti2 = 132;cout << ATPL<int>::m_sti2 << endl;ATPL<float>::m_sti2 = 1050.5;cout << ATPL<float>::m_sti2 << endl;}ATPL<int> *pobj = nullptr;{const ATPL<int> &yobj = 0; // 因为构造函数允许缺省参数，这里有隐式类型转换yobj.func1();}cout << sizeof(ATPL<int>) << endl;cout << "Over!\n";return 0;
}

7.2 炫技写法

7.2.1 不能被继承的类

使用final关键字
友元函数+虚继承（友元破坏封装，虚继承消耗大）


class A
{
private:A() {}friend class B; // B可以调用A的私有构造函数
};
class B : virtual public A // 虚继承A
{
public:int m_b;
};
// 虚基类A的构造函数由孙子类C调用
// 但虚基类A的构造函数私有，只有友元类B能调用，孙子类C无法调用
// 无法创建C类，即B类无法被继承
class C : public B
{
public:int m_c;
};{B myobjb;myobjb.m_b = 15;// C myobjc;// myobjc.m_c = 20;}

7.2.2 类外调用私有虚成员函数

class A2
{
private:virtual void virfunc(){myfunc();}void myfunc(){cout << "A::myfunc()" << endl;}
};{A2 aobj;(reinterpret_cast<void (*)()>(**(long ***)(&aobj)))();//通过虚函数表指针调用虚函数//long*** pvptr = (long ***)&aobj;//long** vptr = *pvptr;//typedef void(*Func)();//Func f = (Func)*vptr;//f();}

07.02.cpp

#include <iostream>
using namespace std;class A
{
private:A() {}friend class B; // B可以调用A的私有构造函数
};
class B : virtual public A // 虚继承A
{
public:int m_b;
};
// 虚基类A的构造函数由孙子类C调用
// 但虚基类A的构造函数私有，只有友元类B能调用，孙子类C无法调用
// 无法创建C类，即B类无法被继承
class C : public B
{
public:int m_c;
};class A2
{
private:virtual void virfunc(){myfunc();}void myfunc(){cout << "A::myfunc()" << endl;}
};int main()
{{B myobjb;myobjb.m_b = 15;// C myobjc;// myobjc.m_c = 20;}{A2 aobj;(reinterpret_cast<void (*)()>(**(long ***)(&aobj)))();// 通过虚函数表指针调用虚函数// long*** pvptr = (long ***)&aobj;// long** vptr = *pvptr;// typedef void(*Func)();// Func f = (Func)*vptr;// f();}cout << "Over!\n";return 0;
}