问题:在下面的 template declarations(模板声明)中 class 和 typename 有什么不同?
template<class T> class Widget; // uses "class"
template<typename T> class Widget; // uses "typename"
答案:没什么不同。在声明一个 template type parameter(模板类型参数)的时候,class 和 typename 意味着完全相同的东西。一些程序员更喜欢在所有的时间都用 class,因为它更容易输入。其他人(包括我本人)更喜欢 typename,因为它暗示着这个参数不必要是一个 class type(类类型)。少数开发者在任何类型都被允许的时候使用 typename,而把 class 保留给仅接受 user-defined types(用户定义类型)的场合。但是从 C++ 的观点看,class 和 typename 在声明一个 template parameter(模板参数)时意味着完全相同的东西。
然而,C++ 并不总是把 class 和 typename 视为等同的东西。有时你必须使用 typename。为了理解这一点,我们不得不讨论你会在一个template(模板)中涉及到的两种名字。
假设我们有一个函数的模板,它能取得一个 STL-compatible container(STL 兼容容器)中持有的能赋值给 ints 的对象。进一步假设这个函数只是简单地打印它的第二个元素的值。它是一个用糊涂的方法实现的糊涂的函数,而且就像我下面写的,它甚至不能编译,但是请将这些事先放在一边——有一种方法能发现我的愚蠢:
template<typename C> // print 2nd element in
void print2nd(const C& container) // container;
{
// this is not valid C++!
if (container.size() >= 2) {
C::const_iterator iter(container.begin()); // get iterator to 1st element
++iter; // move iter to 2nd element
int value = *iter; // copy that element to an int
std::cout << value; // print the int
}
}
我突出了这个函数中的两个 local variables(局部变量),iter 和 value。iter 的类型是C::const_iterator,一个依赖于 template parameter(模板参数)C 的类型。一个 template(模板)中的依赖于一个 template parameter(模板参数)的名字被称为 dependent names(依赖名字)。当一个 dependent names(依赖名字)嵌套在一个 class(类)的内部时,我称它为 nested dependent name(嵌套依赖名字)。C::const_iterator 是一个 nested dependent name(嵌套依赖名字)。实际上,它是一个 nested dependent type name(嵌套依赖类型名),也就是说,一个涉及到一个 type(类型)的 nested dependent name(嵌套依赖名字)。
print2nd 中的另一个 local variable(局部变量)value 具有 int 类型。int 是一个不依赖于任何 template parameter(模板参数)的名字。这样的名字以 non-dependent names(非依赖名字)闻名。(我想不通为什么他们不称它为independent names(无依赖名字)。如果,像我一样,你发现术语 “non-dependent” 是一个令人厌恶的东西,你就和我产生了共鸣,但是”non-dependent” 就是这类名字的术语,所以,像我一样,转转眼睛放弃你的自我主张。)
nested dependent name(嵌套依赖名字)会导致解析困难。例如,假设我们更加愚蠢地以这种方法开始 print2nd:
template<typename C>
void print2nd(const C& container)
{
C::const_iterator * x;
...
}
这看上去好像是我们将 x 声明为一个指向 C::const_iterator 的 local variable(局部变量)。但是它看上去如此仅仅是因为我们知道 C::const_iterator 是一个 type(类型)。但是如果 C::const_iterator 不是一个 type(类型)呢?如果 C 有一个 static data member(静态数据成员)碰巧就叫做const_iterator 呢?再如果 x 碰巧是一个 global variable(全局变量)的名字呢?在这种情况下,上面的代码就不是声明一个 local variable(局部变量),而是成为 C::const_iterator 乘以 x!当然,这听起来有些愚蠢,但它是可能的,而编写 C++ 解析器的人必须考虑所有可能的输入,甚至是愚蠢的。
直到 C 成为已知之前,没有任何办法知道 C::const_iterator 到底是不是一个 type(类型),而当template(模板)print2nd 被解析的时候,C 还不是已知的。C++ 有一条规则解决这个歧义:如果解析器在一个template(模板)中遇到一个 nested dependent name(嵌套依赖名字),它假定那个名字不是一个type(类型),除非你用其它方式告诉它。缺省情况下,nested dependent name(嵌套依赖名字)不是types(类型)。(对于这条规则有一个例外,我待会儿告诉你。)
记住这个,再看看 print2nd 的开头:
template<typename C>
void print2nd(const C& container)
{
if (container.size() >= 2) {
C::const_iterator iter(container.begin()); // this name is assumed to
... // not be a type
这为什么不是合法的 C++ 现在应该很清楚了。iter 的 declaration(声明)仅仅在 C::const_iterator 是一个 type(类型)时才有意义,但是我们没有告诉 C++ 它是,而 C++ 就假定它不是。要想转变这个形势,我们必须告诉 C++ C::const_iterator 是一个 type(类型)。我们将 typename 放在紧挨着它的前面来做到这一点:
template<typename C> // this is valid C++
void print2nd(const C& container)
{
if (container.size() >= 2) {
typename C::const_iterator iter(container.begin());
...
}
}
通用的规则很简单:在你涉及到一个在 template(模板)中的 nested dependent type name(嵌套依赖类型名)的任何时候,你必须把单词 typename 放在紧挨着它的前面。(重申一下,我待会儿要描述一个例外。)
typename 应该仅仅被用于标识 nested dependent type name(嵌套依赖类型名);其它名字不应该用它。例如,这是一个取得一个container(容器)和这个 container(容器)中的一个 iterator(迭代器)的 function template(函数模板):
template<typename C> // typename allowed (as is "class")
void f(const C& container, // typename not allowed
typename C::iterator iter); // typename required
C 不是一个 nested dependent type name(嵌套依赖类型名)(它不是嵌套在依赖于一个 template parameter(模板参数)的什么东西内部的),所以在声明 container 时它不必被 typename 前置,但是 C::iterator 是一个 nested dependent type name(嵌套依赖类型名),所以它必需被 typename 前置。
“typename must precede nested dependent type names”(“typename必须前置于嵌套依赖类型名”)规则的例外是 typename 不必前置于在一个 list of base classes(基类列表)中的或者在一个member initialization list(成员初始化列表)中作为一个 base classes identifier(基类标识符)的nested dependent type name(嵌套依赖类型名)。例如:
template<typename T>
class Derived: public Base<T>::Nested {
// base class list: typename not
public: // allowed
explicit Derived(int x)
: Base<T>::Nested(x) // base class identifier in mem
{
// init. list: typename not allowed
typename Base<T>::Nested temp; // use of nested dependent type
... // name not in a base class list or
} // as a base class identifier in a
... // mem. init. list: typename required
};
这样的矛盾很令人讨厌,但是一旦你在经历中获得一点经验,你几乎不会在意它。
让我们来看最后一个 typename 的例子,因为它在你看到的真实代码中具有代表性。假设我们在写一个取得一个 iterator(迭代器)的function template(函数模板),而且我们要做一个 iterator(迭代器)指向的 object(对象)的局部拷贝temp,我们可以这样做:
template<typename IterT>
void workWithIterator(IterT iter)
{
typename std::iterator_traits<IterT>::value_type temp(*iter);
...
}
不要让 std::iterator_traits
如果你觉得读 std::iterator_traits
template<typename IterT>
void workWithIterator(IterT iter)
{
typedef typename std::iterator_traits<IterT>::value_type value_type;
value_type temp(*iter);
...
}
很多程序员最初发现 “typedef typename” 并列不太和谐,但它是涉及 nested dependent type names(嵌套依赖类型名)规则的一个合理的附带结果。你会相当快地习惯它。你毕竟有着强大的动机。你输入 typename std::iterator_traits
作为结束语,我应该提及编译器与编译器之间对围绕 typename 的规则的执行情况的不同。一些编译器接受必需 typename时它却缺失的代码;一些编译器接受不许 typename 时它却存在的代码;还有少数的(通常是老旧的)会拒绝 typename出现在它必需出现的地方。这就意味着 typename 和 nested dependent typenames(嵌套依赖类型名)的交互作用会导致一些轻微的可移植性问题。
在声明 template parameters(模板参数)时,class 和 typename 是可互换的。
用 typename 去标识 nested dependent type names(嵌套依赖类型名),在 base class lists(基类列表)中或在一个 member initialization list(成员初始化列表)中作为一个 base class identifier(基类标识符)时除外。