effective c++ 笔记条款41-46

条款41：了解隐式接口和编译器多态

显式接口和运行期多态： 面向对象的世界总是以显式接口和运行期多态解决问题
显式接口的构成：函数名称，参数类型，返回类型，常量性也包括编译器产生的copy构造函数和copy assignment 操作符。( 函数的签名式 )
多态是通过虚函数发生于运行期

class Widget {
public:virtual void Normalize()=0;
};
class AWidget:public Widget {
public:virtual void Normalize() override {...}
};
class BWidget:public Widget {
public:virtual void Normalize() override {...}
};
void doProcessing(Widget& w) {w.Normalize();
}

由于doProcessing的w被声明为Widget，所以w必须支持Widget接口，可以在源码中找到接口，实际可见，是显示接口。
隐式接口和编译期多态： templates及泛型编程的世界，与面向对象的世界有根本的不同。在此世界显式接口和运行期多态仍然存在，但重要性降低
隐式接口的构成：有效表达式
多态是通过 template 具现化和函数重载解析（function overloading resolution）发生于编译期

template<typename T>
void doProcessing(T& w) {if (w.size() > 10 && w != someNastyWidget) {...

对w而言，必须支持什么接口，由doProcessing中的操作决定。上述例子中需要支持
提供一个名为size的成员函数，该函数的返回值可与int（10 的类型）执行operator>，或经过隐式转换后可执行operator>。
必须支持一个operator!=函数，接受T类型和someNastyWidget的类型，或其隐式转换后得到的类型。

条款42：了解typename的双重意义

声明template参数时，前缀关键字class和typename可互换
模板内出现的名称如果相依于某个模板参数，我们称之为从属名称（dependent names）；如果从属名称在类内呈嵌套状，我们称之为嵌套从属名称（nested dependent name）；如果一个名称并不倚赖任何模板参数的名称，我们称之为非从属名称（non-dependent names）
使用关键字typename标识嵌套从属类型名称
但不得在base class lists（基类列）或member initialization list（成员初值列）内以它作为base class修饰符

template<typename T>
void print(const T& container)
{T::const_iterator* m;...
}

如果T::const_iterator它不是一个类型，而是T中的一个静态成员变量，而这时m碰巧也是一个全局变量。那么就不是定义一个指针，而是两个静态变量相乘。
因此C++ 默认假设嵌套从属名称不是类型名称
因此下面这段代码会编译报错

template<typename C>
void Print2nd(const C& container) {if (container.size() >= 2) {C::const_iterator iter(container.begin());}
}

因为C::const_iterator是一个指向某类型的嵌套从属类型名称，可能导致解析困难，因为在编译器知道C是什么之前，没有任何办法知道C::const_iterator是否为一个类型
需要显示指明

typename C::const_iterator iter(container.begin());

typename只被用来验明嵌套从属类型名称

template<typename C>                 //允许使用"typename"（或"class"）
void f(const C&container，           //不允许使用"typename"
typename C::iterator iter)；        //一定要使用"typename"

template<typename T>
class Derived : public Base<T>::Nested {    // 基类列表中不允许使用 typename
public:explicit Derived(int x): Base<T>::Nested(x) {                 // 成员初始化列表中不允许使用 typenametypename Base<T>::Nested temp;...}...
};

当类型名过于复杂，可以使用using或typedef来进行简化

using value_type = typename std::iterator_traits<IterT>::value_type;

条款43：学习处理模板化基类内的名称

class MsgInfo { ... };
template<typename Company>
class MsgSender {
public:void SendClear(const MsgInfo& info) { ... }...
};
template<typename Company>
class LoggingMsgSender : public MsgSender<Company> {
public:void SendClearMsg(const MsgInfo& info) {SendClear(info);        // 调用基类函数，这段代码无法通过编译，SendClear找不到标识符}...
};

如果父类是模板类，那么子类直接调用父类的成员函数无法通过编译器，因为可能会有特化版的模板类针对某个类不声明该接口函数，编译器并不知道究竟继承哪个类( T 是一个 template 参数，不到后来的具现化，是无法确切知道它是什么)，即无法知道是否有SendClear函数。
如特化版 class Company （模板全特化）
template<>为特化模板标志

template<>
class MsgSender <CompanyZ>{
public://void SendClear(const MsgInfo& info) { ... }...
};

三种解决办法

在基类函数调用动作之前加上this->：

this->SendClear(info);  告诉编译器，假设SendClear被继承

使用 using 声明式。告诉编译器进入 base class 作用域寻找函数

using MsgSender<Company>::SendClear;
SendClear(info);

与条款33不同，这里并不是base class名称被derived class名称遮掩，而是编译器不进入base class作用域内查找，于是我们通过using告诉它，请它那么做

明确指出被调用函数位于 base class 内

MsgSender<Company>::SendClear(info);

不推荐，因为如果调用的是虚函数，明确资格修饰（explicit qualification）会使“虚函数绑定行为”失效

条款44：将与参数无关的代码抽离

template class 成员依赖 template 参数值，会造成造成代码膨胀，即non-type template parameters(非类型模板参数)带来的膨胀

template <typename T, std::size_t n>
class SquareMatrix {public:void invert();private:std::array<T, n * n> data;
};
SquareMatrix<double, 5> m1;
SquareMatrix<double, 10> m2;

会具有两份几乎一样的代码，除了一个参数5，一个参数10
改进

template<typename T>
class SquareMatrixBase {
protected:void Invert(std::size_t matrixSize);...
private:std::array<T, n * n> data;
};template<typename T, std::size_t n>
class SquareMatrix : private SquareMatrixBase<T> {  // private 继承实现，见条款 39using SquareMatrixBase<T>::Invert;              // 避免掩盖基类函数，见条款 33
public:void Invert() { this->Invert(n); }              // 调用模板基类函数，见条款 43...
};

可能不止invert函数会使用矩阵操作，每次传尺寸过于繁琐，可以考虑将数据放在子类中，在父类存储指针和矩阵尺寸

template<typename T>
class SquareMatrixBase {
protected:SquareMatrixBase(std::size_t n, T* pMem): size(n), pData(pMem) {}void SetDataPtr(T* ptr) { pData = ptr; }...
private:std::size_t size;T* pData;
};template<typename T, std::size_t n>
class SquareMatrix : private SquareMatrixBase<T> {
public:SquareMatrix() : SquareMatrixBase<T>(n, data.data()) {}...
private:std::array<T, n * n> data;
};

type parameters (类型参数)的膨胀：
很多平台上，int和long有相同的二进制表述，所以vector< int>和vector< long>的成员函数可能完全相同。
多数平台上，所有指针类型都有相同的二进制表述，因此凡模板持有指针者(比如list< int>、list< const int >等)往往应该对每一个成员使用唯一一份底层实现。
也就是说，如果你实现成员函数而它们操作强类型指针（T），你应该令它们调用另一个无类型指针(void )的函数，由后者完成实际工作。

Templates 生成多个 classes 和多个 functions，所以任何 template 代码都不该与某个造成膨胀的 template 参数产生相依关系。
因非类型模板参数（non-type template parameters）而造成的代码膨胀，往往可以消除，做法是以函数参数或 class 成员变量替换 template 参数。
因类型参数（type parameters）而造成的代码膨胀，往往可以降低，做法是让带有完全相同二进制表述（binary representations）的具现类型（instantiation types）共享实现码。

条款45：运用成员函数模板接受所有兼容类型

原始指针支持隐式转换，如子类指针可以隐式转化为父类指针，非const指针可以转为const指针。
对于template具现的类，无法像原始指针一样隐式转化。因为不存在子类-父类一样的关系。是完全不同的类。唯一的方式是明确编写模板拷贝构造函数

template<typename T>
class SmartPtr {
public:template<typename U>SmartPtr(const SmartPtr<U>& other): heldPtr(other.get()) { ... }T* get() const { return heldPtr; }...
private:T* heldPtr;
};

使用get获取原始指针，用原始指针进行类型转换，如果原始指针之间不能隐式转换，那么其对应的智能指针之间的隐式转换会造成编译错误。
模板构造函数并不会阻止编译器暗自生成默认的构造函数，所以如果你想要控制拷贝构造的方方面面，你必须同时声明泛化拷贝构造函数和普通拷贝构造函数，相同规则也适用于赋值运算符

template<typename T>
class shared_ptr {
public:shared_ptr(shared_ptr const& r);                // 拷贝构造函数template<typename Y>shared_ptr(shared_ptr<Y> const& r);             // 泛化拷贝构造函数shared_ptr& operator=(shared_ptr const& r);     // 拷贝赋值运算符template<typename Y>shared_ptr& operator=(shared_ptr<Y> const& r);  // 泛化拷贝赋值运算符
};

条款46：需要类型转换时请为模板定义非成员函数

条款24讨论过为什么唯有non-member函数才有能力“在所有实参身上实施隐式类型转换”
模版类中的模板函数不支持隐式类型转换，如果在调用时传了一个其他类型的变量，编译器无法帮你做类型转换，从而报错

template<typename T>
const Rational<T> operator*(const Rational<T>& lhs, const Rational<T>& rhs) {return Rational<T>(lhs.Numerator() * rhs.Numerator(), lhs.Denominator() * rhs.Denominator());
}
Rational<int> oneHalf(1, 2);
Rational<int> result = oneHalf * 2;     // 无法通过编译！

以oneHalf推导出Rational类型可行，但是将int类型隐式转换为Rational是会失败。2是一个int，编译器无法从int推算出Rational的T是什么类型
由于模板类不依赖模板实参推导，所以编译器能够在Rational具现化时得知T，因此可以使用友元声明式在模板类内指涉特定函数

template<typename T>
class Rational {
public:friend const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs);
};

当对象oneHalf被声明为一个Rational时，Rational类也被具现化出来，友元函数operator*也被声明出来，作为一个普通函数，可以在接受参数时隐时转换，但是此时类外部并没有实际定义，类外函数模版仍不知道，会链接失败
因此直接将定义合并至声明处

friend const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs) {return Rational(lhs.Numerator() * rhs.Numerator(), lhs.Denominator() * rhs.Denominator());
}

类内的函数会暗自成为内联函数，因此可以使operator*调用类外的辅助模板函数：

template<typename T> class Rational;template<typename T>
const Rational<T> DoMultiply(const Rational<T>& lhs, const Rational<T>& rhs) {return Rational<T>(lhs.Numerator() * rhs.Numerator(), lhs.Denominator() * rhs.Denominator());
}
template<typename T>
class Rational {
public:...friend const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs) {return DoMultiply(lhs, rhs);}...
};