C++ Templates中文版

David Vandevoorde 有20多年的C++工作经验，C++标准委员会成员。曾因为审校The C++ Programming Language一书的草稿，获得Bjarne Stroustrup的推荐，编写了C++ Solutions。

Nicolai M. Josuttis The C++ Standard Library - A Tutorial and Reference（中文版名为《C++标准库》）的作者，这本书出版以后成为实际上的标准读本。

目　錄

第 1章　關於本章　1

1.1　閱讀本書所需具備的知識　2

1.2　本書的整體結構　2

1.3　如何閱讀本書　2

1.4　關於編程風格的一些說明　3

1.5　標準和現實　5

1.6　代碼例子和更多信息　5

1.7　反饋　5

第 1部分　基礎　7

第 2章　函數模板　9

2.1　初探函數模板　9

2.1.1　定義模板　9

2.1.2　使用模板　10

2.2　實參的演繹(deduction)　12

2.3　模板參數　13

2.4　重載函數模板　15

2.5　小結　19

第3章　類模板　21

3.1　類模板Stack的實現　21

3.1.1　類模板的聲明　22

3.1.2　成員函數的實現　23

3.2　類模板Stack的使用　25

3.3　類模板的特化　27

3.4　局部特化　29

3.5　默認模板實參　30

3.6　小結　32

第4章　非類型模板參數　33

4.1　非類型的類模板參數　33

4.2　非類型的函數模板參數　36

4.3　非類型模板參數的限制　37

4.4　小結　38

第5章　技巧性基礎知識　39

5.1　關鍵字typename　39

5.2　使用this->　41

5.3　成員模板　42

5.4　模板的模板參數　45

5.5　零初始化　51

5.6　使用字符串作為函數模板的實參　52

5.7　小結　55

第6章　模板實戰　57

6.1　包含模型　57

6.1.1　鏈接器錯誤　57

6.1.2　頭文件中的模板　59

6.2　顯式實例化　60

6.2.1　顯式實例化的例子　61

6.2.2　整合包含模型和顯式實例化　62

6.3　分離模型　63

6.3.1　關鍵字export　63

6.3.2　分離模型的限制　65

6.3.3　為分離模型做好準備　66

6.4　模板和內聯　67

6.5　預編譯頭文件　68

6.6　調試模板　70

6.6.1　理解長段的錯誤信息　71

6.6.2　淺式實例化　72

6.6.3　長符號串　75

6.6.4　跟蹤程序　75

6.6.5　oracles　79

6.6.6　archetypes　80

6.7　本章後記　80

6.8　小結　81

第7章　模板術語　83

7.1　“類模板”還是“模板類”　83

7.2　實例化和特化　84

7.3　聲明和定義　85

7.4　一處定義原則　86

7.5　模板實參和模板參數　86

第 2部分　深入模板　89

第8章　深入模板基礎　91

8.1　參數化聲明　91

8.1.1　虛成員函數　94

8.1.2　模板的鏈接　95

8.1.3　基本模板　96

8.2　模板參數　96

8.2.1　類型參數　97

8.2.2　非類型參數　97

8.2.3　模板的模板參數　98

8.2.4　默認模板實參　99

8.3　模板實參　100

8.3.1　函數模板實參　101

8.3.2　類型實參　103

8.3.3　非類型實參　105

8.3.4　模板的模板實參　107

8.3.5　實參的等價性　109

8.4　友元　109

8.4.1　友元函數　110

8.4.2　友元模板　113

8.5　本章後記　113

第9章　模板中的名稱　115

9.1　名稱的分類　115

9.2　名稱查找　117

9.2.1　Argument-Dependent Lookup(ADL)　119

9.2.2　友元名稱插入　121

9.2.3　插入式類名稱　121

9.3　解析模板　123

9.3.1　非模板中的上下文相關性　123

9.3.2　依賴型類型名稱　125

9.3.3　依賴型模板名稱　127

9.3.4　using-declaration中的依賴型名稱　129

9.3.5　ADL和顯式模板實參　130

9.4　派生和類模板　131

9.4.1　非依賴型基類　131

9.4.2　依賴型基類　132

9.5　本章後記　134

第 10章　實例化　137

10.1　On-Demand實例化　137

10.2　延遲實例化　139

10.3　C++的實例化模型　142

10.3.1　兩階段查找　142

10.3.2　POI　142

10.3.3　包含模型與分離模型　145

10.3.4　跨翻譯單元查找　146

10.3.5　例子　147

10.4　幾種實現方案　149

10.4.1　貪婪實例化　151

10.4.2　詢問實例化　152

10.4.3　迭代實例化　153

10.5　顯式實例化　155

10.6　本章後記　159

第 11章　模板實參演譯　163

11.1　演繹的過程　163

11.2　演繹的上下文　165

11.3　特殊的演繹情況　167

11.4　可接受的實參轉型　168

11.5　類模板參數　169

11.6　默認調用實參　169

11.7　Barton-Nackman方法　170

11.8　本章後記　172

第 12章　特化與重載　175

12.1　當泛型代碼不再適用的時候　175

12.1.1　透明自定義　176

12.1.2　語義的透明性　177

12.2　重載函數模板　178

12.2.1　簽名　179

12.2.2　重載的函數模板的局部排序　182

12.2.3　正式的排序原則　183

12.2.4　模板和非模板　185

12.3　顯式特化　185

12.3.1　全局的類模板特化　186

12.3.2　全局的函數模板特化　189

12.3.3　全局成員特化　191

12.4　局部的類模板特化　194

12.5　本章後記　197

第 13章　未來的方向　199

13.1　尖括號Hack　199

13.2　放鬆typename的原則　200

13.3　默認函數模板實參　201

13.4　字符串文字和浮點型模板實參　202

13.5　放鬆模板的模板參數的匹配　204

13.6　typedef模板　206

13.7　函數模板的局部特化　207

13.8　typeof運算符　208

13.9　命名模板實參　210

13.10　靜態屬性　211

13.11　客戶端的實例化診斷信息　212

13.12　重載類模板　214

13.13　List參數　215

13.14　佈局控制　217

13.15　初始化器的演繹　218

13.16　函數表達式　219

13.17　本章後記　221

第3部分　模板與設計　223

第 14章　模板的多態威力　225

14.1　動多態　225

14.2　靜多態　228

14.3　動多態和靜多態　231

14.3.1　術語　231

14.3.2　優點和缺點　232

14.3.3　組合這兩種多態　232

14.4　新形式的設計模板　233

14.5　泛型程序設計　234

14.6　本章後記　236

第 15章　trait與policy類　239

15.1　一個實例：累加一個序列　239

15.1.1　fixed traits　240

15.1.2　value trait　243

15.1.3　參數化trait　247

15.1.4　policy和policy類　249

15.1.5　trait和policy：區別在何處　251

15.1.6　成員模板和模板的模板參數　252

15.1.7　組合多個policie和/或trait　254

15.1.8　運用普通的迭代器進行累積　255

15.2　類型函數　256

15.2.1　確定元素的類型　257

15.2.2　確定class類型　259

15.2.3　引用和限定符　261

15.2.4　promotion trait　264

15.3　policy trait　267

15.3.1　只讀的參數類型　268

15.3.2　拷貝、交換和移動　271

15.4　本章後記　275

第 16章　模板與繼承　277

16.1　命名模板參數　277

16.2　空基類優化　281

16.2.1　佈局原則　281

16.2.2　成員作基類　284

16.3　奇特的遞歸模板模式　286

16.4　參數化虛擬性　289

16.5　本章後記　290

第 17章　metaprogram　293

17.1　metaprogram的第 一個實例　293

17.2　枚舉值和靜態常量　295

17.3　第 2個例子：計算平方根　297

17.4　使用歸納變量　301

17.5　計算完整性　304

17.6　遞歸實例化和遞歸模板實參　304

17.7　使用metaprogram來展開循環　306

17.8　本章後記　309

第 18章　表示式模板　313

18.1　臨時變量和分割循環　314

18.2　在模板實參中編碼表達式　319

18.2.1　表達式模板的操作數　320

18.2.2　Array類型　323

18.2.3　運算符　325

18.2.4　回顧　327

18.2.5　表達式模板賦值　329

18.3　表達式模板的性能與約束　330

18.4　本章後記　331

第4部分　高 級應用程序　335

第 19章　類型區分　337

19.1　辨別基本類型　337

19.2　辨別組合類型　340

19.3　辨別函數類型　342

19.4　運用重載解析辨別枚舉類型　346

19.5　辨別class類型　348

19.6　辨別所有類型的函數模板　349

19.7　本章後記　352

第 20章　智能指針　355

20.1　holder和trule　355

20.1.1　安全處理異常　356

20.1.2　holder　358

20.1.3　作為成員的holder　360

20.1.4　資源獲取於初始化　362

20.1.5　holder的局限　363

20.1.6　復制holder　364

20.1.7　跨函數調用來復制holder　365

20.1.8　trule　366

20.2　引用記數　368

20.2.1　計數器在什麽地方　370

20.2.2　並發訪問計數器　370

20.2.3　析構和釋放　371

20.2.4　CountingPtr模板　372

20.2.5　一個簡單的非侵入式計數器　375

20.2.6　一個簡單的侵入式計數器模板　377

20.2.7　常數性　378

20.2.8　隱式轉型　379

20.2.9　比較　381

20.3　本章後記　383

第 21章　tuple　385

21.1　duo　385

21.2　可遞歸duo　390

21.2.1　域的個數　390

21.2.2　域的類型　392

21.2.3　域的值　393

21.3　tuple構造　398

21.4　本章後記　403

第 22章　函數對象和回調　405

22.1　直接調用、間接調用與內聯調用　406

22.2　函數指針與函數引用　409

22.3　成員函數指針　411

22.4　class類型的仿函數　414

22.4.1　class類型仿函數的第 1個實例　414

22.4.2　class類型仿函數的類型　416

22.5　指定仿函數　417

22.5.1　作為模板類型實參的仿函數　417

22.5.2　作為函數調用實參的仿函數　418

22.5.3　結合函數調用參數和模板類型參數　419

22.5.4　作為非類型模板實參的仿函數　420

22.5.5　函數指針的封裝　421

22.6　內省　423

22.6.1　分析一個仿函數的類型　424

22.6.2　訪問參數的類型　425

22.6.3　封裝函數指針　426

22.7　函數對象組合　431

22.7.1　簡單的組合　432

22.7.2　混合類型的組合　436

22.7.3　減少參數的個數　440

22.8　值綁定　443

22.8.1　選擇綁定的目標　444

22.8.2　綁定簽名　446

22.8.3　實參選擇　447

22.8.4　輔助函數　453

22.9　仿函數操作：一個完整的實現　455

22.10　本章後記　457

附錄A　一處定義原則　459

A.1　翻譯單元　459

A.2　聲明和定義　460

A.3　一處定義原則的細節　461

A.3.1　程序的一處定義約束　461

A.3.2　翻譯單元的一處定義約束　463

A.3.3　跨翻譯單元的等價性約束　465

附錄B　重載解析　471

B.1　何時應用重載解析　472

B.2　簡化過的重載解析　472

B.2.1　成員函數的隱含實參　474

B.2.2　細化完 美匹配　476

B.3　重載的細節　477

B.3.1　非模板優先　477

B.3.2　轉型序列　477

B.3.3　指針的轉型　478

B.3.4　仿函數和代理函數　480

B.3.5　其他的重載情況　481

參考資料　483

術語表　487