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技术 2022年11月23日
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前言

在C++模板函数的使用过程中,我们经常可以看到一个typename的使用,例如这样的操作

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但是除此之外,我们也会经常看到这样的用法

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那么这里就要问大家,这C++类似的用法下有什么区别呢,且听我细细道来。


作者:良知犹存

转载授权以及围观:欢迎添加微信公众号:羽林君


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由来分析

   “typename”是一个C++程序设计语言中的关键字。当用于泛型编程时是另一术语”class”的同义词。这个关键字用于指出模板声明(或定义)中的非独立名称(dependent names)是类型名,而非变量名。

我们经常会这么用 typename,这是一项C++编程语言的泛型编程(或曰“模板编程”)的功能,typename关键字用于引入一个模板参数。

template <typename T>
const T& max(const T& x, const T& y)
{
if (y < x) {
return x;
}
return y;
}

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在模板定义语法中关键字 class 与 typename 的作用完全一样

template<class T>
const T& max(const T& x, const T& y)
{
if (y < x) {
return x;
}
return y;
}

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这里 class 关键字表明T是一个类型,后来为了避免 class 在这两个地方的使用可能给人带来混淆,所以引入了 typename 这个关键字,它的作用同 class 一样表明后面的符号为一个类型。

那class使用就够了,为什么又引入了新的关键词 typename ,关于这个问题,Stan Lippman 曾在其博客中表示,最早 Stroustrup 使用 class 来声明模板参数列表中的类型是为了避免增加不必要的关键字;后来委员会认为这样混用可能造成概念上的混淆才加上了 typename 关键字。

而使用 typename 的作用就是告诉 c++ 编译器,typename 后面的字符串为一个类型名称,而不是成员函数或者成员变量,这个时候如果前面没有 typename,编译器没有任何办法知道 T::LengthType 是一个类型还是一个成员名称(静态数据成员或者静态函数),所以编译不能够通过。

问题浮现

那么问题来了,什么情况下,class定义之后,编译不能通过呢?

template<typename T>
void fun(const T& proto){        T::const_iterator it(proto.begin());
}

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发生编译错误是因为编译器不知道T::const_iterator是个类型。万一它是个变量呢? T::const_iterator的解析有着逻辑上的矛盾: 直到确定了T是什么东西,编译器才会知道T::const_iterator是不是一个类型; 然而当模板被解析时,T还是不确定的。这时我们声明它为一个类型才能通过编译:

而且在模板实例化之前,完全没有办法来区分它们,这绝对是滋生各种bug的温床。这时C++标准委员会再也忍不住了,与其到实例化时才能知道到底选择哪种方式来解释以上代码,委员会决定引入一个新的关键字,这就是typename

千呼万唤始出来,我们来看看C++标准:

对于用于模板定义的依赖于模板参数的名称,只有在实例化的参数中存在这个类型名,或者这个名称前使用了 typename 关键字来修饰,编译器才会将该名称当成是类型。除了以上这两种情况,绝不会被当成是类型。

因此,如果你想直接告诉编译器 T::const_iterator 是类型而不是变量,只需用 typename修饰:

typename    T::const_iterator it(proto.begin());

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这样编译器就可以确定T::const_iterator是一个类型,而不再需要等到实例化时期才能确定,因此消除了前面提到的歧义。

嵌套从属类型

事实上类型T::const_iterator依赖于模板参数T, 模板中依赖于模板参数的名称称为从属名称(dependent name), 当一个从属名称嵌套在一个类里面时,称为嵌套从属名称(nested dependent name)。 其实T::const_iterator还是一个嵌套从属类型名称(nested dependent type name)。

嵌套从属名称是需要用typename声明的,其他的名称是不可以用typename声明的。比如下面是一个合法的声明:

template<typename T>
void fun(const T& proto ,typename  T::const_iterator it);

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使用

在定义类模板或者函数模板时,typename 和 class 关键字都可以用于指定模板参数中的类型。也就是说,以下两种用法是完全等价的。

template<typename T> /* ... */;
template<class T> /* ... */;

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既然typename关键字已经存在,而且它也可以用于最常见的指定模板参数,那么为什么不废除class这一用法呢?答案其实也很明显,因为在最终的标准出来之前,所有已存在的书、文章、教学、代码中都是使用的是class,可以想像,如果标准不再支持class,会出现什么情况。

使用关键字typename代替关键字class指定模板类型形参更为直观,毕竟,可以使用内置类型(非类类型)作为实际的类型形参,而且,typename更清楚地指明后面的名字是一个类型名。但是,关键字typename是作为标准C++的组成部分加入到C++中的,因此旧的程序更有可能只用关键字class

这就是我分享的c++的typename,此外如果大家有什么更好的思路,也欢迎分享交流哈。

END

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参考链接:

https://liam.page/2018/03/16/keywords-typename-and-class-in-Cxx/

https://harttle.land/2015/09/09/effective-cpp-42.html

http://feihu.me/blog/2014/the-origin-and-usage-of-typename/

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