前言

關(guān)于模板的非類(lèi)型形參，網(wǎng)上有很多內(nèi)容，C++primer只有大概一頁(yè)的闡述，但是都不夠清晰詳細(xì)。下面我盡可能從自己的角度去給大家描述一下非類(lèi)型形參的相關(guān)細(xì)節(jié)。如果想進(jìn)一步理解非類(lèi)型形參以及模板內(nèi)容可以閱讀C++template這本書(shū)，在4.1節(jié),8.3.3節(jié)，13.2節(jié)都有相關(guān)解釋。

模板除了定義類(lèi)型參數(shù)，我們還可以在模板定義非類(lèi)型參數(shù)。

什么是非類(lèi)型形參？顧名思義，就是表示一個(gè)固定類(lèi)型的常量而不是一個(gè)類(lèi)型。

先舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子（模板類(lèi)與模板函數(shù)都可以用非類(lèi)型形參）

//例子1：
template<class T,int MAXSIZE> class List{
      private:
         T elems[MAXSIZE];  
      public:
         Print(){ cout<<"The maxsize of list is"<<MAXSIZE; }
}
List<int,5> list;
list.Print();//打印"The maxsize of list is 5"

這個(gè)固定類(lèi)型是有局限的，只有整形，指針和引用才能作為非類(lèi)型形參，而且綁定到該形參的實(shí)參必須是常量表達(dá)式，即編譯期就能確認(rèn)結(jié)果。

這里要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，我們對(duì)于非類(lèi)型形參的限定要分兩個(gè)方面看

1.對(duì)模板形參的限定，即template<>里面的參數(shù)

2.對(duì)模板實(shí)參的限定，即實(shí)例化時(shí)<>里面的參數(shù)

下面逐個(gè)解釋一下非類(lèi)型形參的局限

1.浮點(diǎn)數(shù)不可以作為非類(lèi)型形參，包括float，double。具體原因可能是歷史因素，也許未來(lái)C++會(huì)支持浮點(diǎn)數(shù)。

2.類(lèi)不可以作為非類(lèi)型形參。

3.字符串不可以作為非類(lèi)型形參

4.整形，可轉(zhuǎn)化為整形的類(lèi)型都可以作為形參，比如int，char，long，unsigned，bool，short（enum聲明的內(nèi)部數(shù)據(jù)可以作為實(shí)參傳遞給int，但是一般不能當(dāng)形參）

5.指向?qū)ο蠡蚝瘮?shù)的指針與引用（左值引用）可以作為形參

下面解釋一下非類(lèi)型實(shí)參的局限

1.實(shí)參必須是編譯時(shí)常量表達(dá)式，不能使用非const的局部變量，局部對(duì)象地址及動(dòng)態(tài)對(duì)象

2.非Const的全局指針，全局對(duì)象，全局變量（下面可能有個(gè)特例）都不是常量表達(dá)式。

3.由于形參的已經(jīng)做了限定，字符串，浮點(diǎn)型即使是常量表達(dá)式也不可以作為非類(lèi)型實(shí)參

備注：常量表達(dá)式基本上是字面值以及const修飾的變量

//例子2：
template<class T,int MAXSIZE> class List{
private:
	T elems[MAXSIZE];  
public:
	void Print(){ cout<<"The maxsize of list is "<<MAXSIZE; }
};
 
const int num1 = 9; ;//全局變量
static int num2= 9; ;//全局變量
const int num3 = 9; ;//局部變量
 
List<int,num1> list; //正確
List<int,num2> list; //錯(cuò)誤
List<int,num3> list; //正確
 
//再看一個(gè)關(guān)于指針和字符串比較特別的例子
//例子3：
template<char const* name>
class pointerT{
 
};
 char a[] = "saaa";;//全局變量
 char a2[] = "saaa";;//局部變量，寫(xiě)在main函數(shù)里面
 char *b = "saaa";//全局變量
 char *const c = "saaa";//全局變量，頂層指針，指針常量
 
 
pointerT<"testVarChar">  p1;//錯(cuò)誤
 
pointerT<a>  p2;//正確
pointerT<a2>  p22;//錯(cuò)誤，局部變量不能用作非類(lèi)型參數(shù)
pointerT<b>  p3;//錯(cuò)誤，error C2975:“pointerT”的模板參數(shù)無(wú)效，應(yīng)為編譯時(shí)常量表達(dá)式
pointerT<c>  p4;//錯(cuò)誤，error C2970: “c”: 涉及帶有內(nèi)部鏈接的對(duì)象的表達(dá)式不能用作非類(lèi)型參數(shù)

//關(guān)于指針常量和常量指針可以參考博客

Const用法總結(jié)（快速區(qū)分指針常量與常量指針）

這里大家可能會(huì)有幾個(gè)疑問(wèn)

①.到底為什么字符串不能作為實(shí)參？

答：我們看到上面p1的模板實(shí)參是"testVarChar"，然而當(dāng)我們?cè)诹硪粋€(gè)編譯單元（.cpp文件）同樣聲明這么一個(gè)模板實(shí)例時(shí)，這兩個(gè)"testVarChar"的地址可能是不同的，編譯器傳遞給模板時(shí)就會(huì)傳遞傳遞不同的地址，從而導(dǎo)致這兩個(gè)模板實(shí)例是兩個(gè)不同且不兼容的類(lèi)型。這就是支持字符串的問(wèn)題所在。（這里可能更深的涉及模板的實(shí)現(xiàn)原理）

②.變量b和c作為模板實(shí)參為什么錯(cuò)誤不同？

答：首先解釋b實(shí)參，b在這里看做是一個(gè)指針，是一個(gè)全局指針，但是他不是一個(gè)常量表達(dá)式，所以b不對(duì)。我們?cè)倏纯碿，c相比于b對(duì)了一個(gè)const修飾符，表示這個(gè)指針是一個(gè)常量。然而const是一個(gè)比較特別的關(guān)鍵字，他具有內(nèi)部鏈接屬性（關(guān)于內(nèi)連接參考博客 理解C++的鏈接：C++內(nèi)鏈接與外鏈接的意義），也就是說(shuō)僅在定義這個(gè)變量的文件內(nèi)可見(jiàn)，不會(huì)造成不同編譯單元的混編時(shí)的鏈接錯(cuò)誤。

這個(gè)特性對(duì)于模板來(lái)說(shuō)可是有問(wèn)題的，就像問(wèn)題①所描述的，由于每個(gè)編譯單元可能都有一個(gè)c變量，導(dǎo)致在編譯時(shí)，實(shí)例化多個(gè)c，而且c的地址還不同，這就造成二個(gè)模板的實(shí)例是兩個(gè)不同且不兼容的類(lèi)型。

③為什么a變量作為實(shí)參可以？

答：我看過(guò)一些書(shū)籍，上面舉得例子都是用const修飾不行的情況下在加extern來(lái)形成extern constchara[]="saaa";這樣形式的語(yǔ)句，extern和const聯(lián)合使用確實(shí)可以壓制const的內(nèi)部屬性。

這個(gè)a這里可以看做一個(gè)數(shù)組類(lèi)型，進(jìn)一步理解數(shù)組與指針的關(guān)系

附：char * itoa(int, char *, int); 第二個(gè)參數(shù)明明是char*，為什么卻又不能是“char*”？

Itoa這個(gè)函數(shù)大家應(yīng)該多多少少接觸過(guò)，它的功能使把一個(gè)整型按照你給的進(jìn)制轉(zhuǎn)換成你想要的字符串，也就是這個(gè)函數(shù)讓我覺(jué)得有必要再去研究一下字符串?dāng)?shù)組和字符串指針的區(qū)別。

首先看itoa這個(gè)函數(shù)原型，char * itoa(int originNum, char * targetStr, int standard);

第一個(gè)參數(shù)你的整型數(shù)據(jù)，第二個(gè)是一個(gè)字符串，第三個(gè)是一個(gè)int型表示N進(jìn)制。

現(xiàn)在我們測(cè)試一下，

char *str=“hello”;

int num=123;

_itoa_s(num, str,10); //vs C++下使用會(huì)提示編譯錯(cuò)誤

itoa(num,str,10);//codeblocks下運(yùn)行會(huì)崩潰，正常環(huán)境下都會(huì)崩潰的

char str2[]=“hello”;

itoa(num, str2,10);//運(yùn)行正常

這樣我們發(fā)現(xiàn)明明函數(shù)原型的參數(shù)就是char*，為什么我們寫(xiě)的str卻不行呢？

char *和char[]到底有什么區(qū)別？

這里，我們先從其本質(zhì)說(shuō)起。說(shuō)到底一個(gè)是數(shù)組一個(gè)是指針，兩者其實(shí)除了都能保存字符串外區(qū)別確實(shí)大了。最重要的一點(diǎn)區(qū)別就是內(nèi)存分配（關(guān)于C語(yǔ)言變量在內(nèi)存的存儲(chǔ)位置，大家可以參考…….），對(duì)于基本類(lèi)型的單個(gè)變量與數(shù)組我們都會(huì)為其在棧上申請(qǐng)空間來(lái)存放數(shù)據(jù)，而指針只是指向一塊內(nèi)存的索引，所以char*聲明的只是指向常量區(qū)”hello”的指針。

這時(shí)候我們?cè)倏匆幌耰toa的功能，它是要把num轉(zhuǎn)換成字符串存在str里面，然而這時(shí)候我們的str根本沒(méi)有一塊可以用的內(nèi)存，當(dāng)然會(huì)崩潰。

反觀數(shù)組str2，在聲明的時(shí)候就已經(jīng)在棧上分配內(nèi)存了，這時(shí)候當(dāng)然可以保存數(shù)據(jù)了。

因此，必須要為其分配內(nèi)存

char *t;

t = (char*)malloc(9*sizeof(char));

接著上面的例子，我們需要理解

char *str=“hello”;

char str2[]=“hello”;

這是兩種不同的操作，str是聲明一個(gè)指針指向常量區(qū)的”hello”。而str2是聲明一個(gè)str2數(shù)組用來(lái)存放一個(gè)”hello”字符串的拷貝?？傊绻鹲tr動(dòng)態(tài)申請(qǐng)內(nèi)存的話，那么在堆里str指向的位置就會(huì)有一個(gè)”hello”，棧里面有str2指向的”hello”,常量區(qū)還有一個(gè)”hello”。雖然都是賦值，差距卻非常大。

下面一個(gè)例子進(jìn)一步證明了這一點(diǎn)（vs2012）：

const char*s1= "sa1";

const char*s2= "sa1";

if(s1== "sa1")

{

         cout<<"ok";//打印ok

}

 

char *oname= (char*)malloc(6*sizeof(char));         

strcpy_s(oname,6,"hello");

cout<<oname;//打印hello

if(oname== "hello")

{

         cout<<oname;//不執(zhí)行

}

 

char str2[]= "hello";

cout<<str2;//打印hello

if(str2== "hello")

{

         cout<<str2;//不執(zhí)行

}

我們知道字符串比較不能用 == 直接比較，需要用strcmp，因?yàn)樯厦娴膕1，s2，oname，str2都是指針，比較其實(shí)只是比較指針的大小。我們看到，只有上面的 s1 == "sa1"結(jié)果是true。因?yàn)閟1，s2指向的都是常量區(qū)的“sa1”字符串。oname，str2分別指向堆和棧區(qū)。

那么我們看到他不僅避免了①中的實(shí)例化地址不同的問(wèn)題（因?yàn)槭侨治ㄒ坏模疫€避免了const帶來(lái)的內(nèi)部鏈接問(wèn)題，所以這一項(xiàng)可能是經(jīng)過(guò)編譯器優(yōu)化過(guò)的結(jié)果。

總結(jié)

到此這篇關(guān)于C++模板非類(lèi)型形參的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++模板非類(lèi)型形參內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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