前言

關(guān)于模板的非類型形參，網(wǎng)上有很多內(nèi)容，C++primer只有大概一頁的闡述，但是都不夠清晰詳細。下面我盡可能從自己的角度去給大家描述一下非類型形參的相關(guān)細節(jié)。如果想進一步理解非類型形參以及模板內(nèi)容可以閱讀C++template這本書，在4.1節(jié),8.3.3節(jié)，13.2節(jié)都有相關(guān)解釋。

模板除了定義類型參數(shù)，我們還可以在模板定義非類型參數(shù)。

什么是非類型形參？顧名思義，就是表示一個固定類型的常量而不是一個類型。

先舉一個簡單的例子（模板類與模板函數(shù)都可以用非類型形參）

//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"

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

這里要強調(diào)一點，我們對于非類型形參的限定要分兩個方面看

1.對模板形參的限定，即template<>里面的參數(shù)

2.對模板實參的限定，即實例化時<>里面的參數(shù)

下面逐個解釋一下非類型形參的局限

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

2.類不可以作為非類型形參。

3.字符串不可以作為非類型形參

4.整形，可轉(zhuǎn)化為整形的類型都可以作為形參，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

下面解釋一下非類型實參的局限

1.實參必須是編譯時常量表達式，不能使用非const的局部變量，局部對象地址及動態(tài)對象

2.非Const的全局指針，全局對象，全局變量（下面可能有個特例）都不是常量表達式。

3.由于形參的已經(jīng)做了限定，字符串，浮點型即使是常量表達式也不可以作為非類型實參

備注：常量表達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; //錯誤
List<int,num3> list; //正確
 
//再看一個關(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;//錯誤
 
pointerT<a>  p2;//正確
pointerT<a2>  p22;//錯誤，局部變量不能用作非類型參數(shù)
pointerT<b>  p3;//錯誤，error C2975:“pointerT”的模板參數(shù)無效，應(yīng)為編譯時常量表達式
pointerT<c>  p4;//錯誤，error C2970: “c”: 涉及帶有內(nèi)部鏈接的對象的表達式不能用作非類型參數(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）

這里大家可能會有幾個疑問

①.到底為什么字符串不能作為實參？

答：我們看到上面p1的模板實參是"testVarChar"，然而當(dāng)我們在另一個編譯單元（.cpp文件）同樣聲明這么一個模板實例時，這兩個"testVarChar"的地址可能是不同的，編譯器傳遞給模板時就會傳遞傳遞不同的地址，從而導(dǎo)致這兩個模板實例是兩個不同且不兼容的類型。這就是支持字符串的問題所在。（這里可能更深的涉及模板的實現(xiàn)原理）

②.變量b和c作為模板實參為什么錯誤不同？

答：首先解釋b實參，b在這里看做是一個指針，是一個全局指針，但是他不是一個常量表達式，所以b不對。我們再看看c，c相比于b對了一個const修飾符，表示這個指針是一個常量。然而const是一個比較特別的關(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），也就是說僅在定義這個變量的文件內(nèi)可見，不會造成不同編譯單元的混編時的鏈接錯誤。

這個特性對于模板來說可是有問題的，就像問題①所描述的，由于每個編譯單元可能都有一個c變量，導(dǎo)致在編譯時，實例化多個c，而且c的地址還不同，這就造成二個模板的實例是兩個不同且不兼容的類型。

③為什么a變量作為實參可以？

答：我看過一些書籍，上面舉得例子都是用const修飾不行的情況下在加extern來形成extern constchara[]="saaa";這樣形式的語句，extern和const聯(lián)合使用確實可以壓制const的內(nèi)部屬性。

這個a這里可以看做一個數(shù)組類型，進一步理解數(shù)組與指針的關(guān)系

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

Itoa這個函數(shù)大家應(yīng)該多多少少接觸過，它的功能使把一個整型按照你給的進制轉(zhuǎn)換成你想要的字符串，也就是這個函數(shù)讓我覺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這個函數(shù)原型，char * itoa(int originNum, char * targetStr, int standard);

第一個參數(shù)你的整型數(shù)據(jù)，第二個是一個字符串，第三個是一個int型表示N進制。

現(xiàn)在我們測試一下，

char *str=“hello”;

int num=123;

_itoa_s(num, str,10); //vs C++下使用會提示編譯錯誤

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

char str2[]=“hello”;

itoa(num, str2,10);//運行正常

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)說起。說到底一個是數(shù)組一個是指針，兩者其實除了都能保存字符串外區(qū)別確實大了。最重要的一點區(qū)別就是內(nèi)存分配（關(guān)于C語言變量在內(nèi)存的存儲位置，大家可以參考…….），對于基本類型的單個變量與數(shù)組我們都會為其在棧上申請空間來存放數(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。

這時候我們再看一下itoa的功能，它是要把num轉(zhuǎn)換成字符串存在str里面，然而這時候我們的str根本沒有一塊可以用的內(nèi)存，當(dāng)然會崩潰。

反觀數(shù)組str2，在聲明的時候就已經(jīng)在棧上分配內(nèi)存了，這時候當(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是聲明一個指針指向常量區(qū)的”hello”。而str2是聲明一個str2數(shù)組用來存放一個”hello”字符串的拷貝?？傊?，如果str動態(tài)申請內(nèi)存的話，那么在堆里str指向的位置就會有一個”hello”，棧里面有str2指向的”hello”,常量區(qū)還有一個”hello”。雖然都是賦值，差距卻非常大。

下面一個例子進一步證明了這一點（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，因為上面的s1，s2，oname，str2都是指針，比較其實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。因為s1，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中的實例化地址不同的問題（因為是全局唯一的），而且還避免了const帶來的內(nèi)部鏈接問題，所以這一項可能是經(jīng)過編譯器優(yōu)化過的結(jié)果。

總結(jié)

到此這篇關(guān)于C++模板非類型形參的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++模板非類型形參內(nèi)容請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！

最新評論