Язык программирования C++. Пятое издание - Стенли Липпман

Каждый из описанных в табл. 16.1 шаблонов трансформации типа работает так же, как шаблон remove_reference. У каждого шаблона есть открытый член type, представляющий тип. Этот тип может быть связан с собственным параметром типа шаблона способом, о котором свидетельствует имя шаблона. Если невозможно (или ненужно) преобразовать параметр шаблона, тип-член type имеет тип параметра самого шаблона. Например, если Т — это тип указателя, то remove_pointer<T>::type возвращает тип, на который указывает указатель T. Если T не указатель, то никакого преобразования не нужно. В данном случае у типа type тот же тип, что и у Т.

Упражнения раздела 16.2.3

Упражнение 16.40. Корректна ли следующая функция? Если нет, то почему? Если она допустима, то каковы ограничения на типы ее аргументов (если они есть) и каков тип возвращаемого значения?

template <typename It>

auto fcn3(It beg, It end) -> decltype(*beg + 0) {

 // обработка диапазона

 return *beg; // возвратить копию элемента из диапазона

}

Упражнение 16.41. Напишите версию функции sum() с типом возвращаемого значения, который будет гарантированно большим, чтобы содержать результат сложения.

16.2.4. Указатели на функцию и дедукция аргумента

При инициализации или присвоении указателя на функцию (см. раздел 6.7) из шаблона функции для вывода аргументов шаблона компилятор использует тип указателя.

Предположим, например, что есть указатель на функцию, которая возвращает тип int и получает два параметра, каждый из которых является ссылкой на const int. Этот указатель можно использовать для указания на экземпляр функции compare():

template <typename Т> int compare(const T&, const T&);

// pf1 указывает на экземпляр int compare(const int&, const int&)

int (*pf1)(const int&, const int&) = compare;

Тип параметров pf1 определяет тип аргумента шаблона для параметра Т. Аргументом шаблона для параметра Т будет int. Указатель pf1 указывает на экземпляр функции compare() с параметром Т, связанным с типом int. Если аргументы шаблона не могут быть выведены из типа указателя функции, произойдет ошибка:

// перегруженные версии func(); каждая получает разный тип указателя

// функции

void func(int(*)(const string&, const string&));

void func(int(*)(const int&, const int&));

func(compare); // ошибка: какой из экземпляров compare?

Проблема в том, что, глядя на тип параметра функции func(), невозможно определить уникальный тип для аргумента шаблона. Вызов функции func() мог бы создать экземпляр версии функции compare(), получающей целые числа или версию, получающую строки. Поскольку невозможно идентифицировать уникальный экземпляр для аргумента функции func(), этот вызов не будет откомпилирован.

Неоднозначность вызова функции func() можно устранить при помощи явных аргументов шаблона:

// ok: явно определенная версия экземпляра compare()

func(compare<int>); // передача compare(const int&, const int&)

Это выражение вызывает версию функции func(), получающую указатель на функцию с двумя параметрами типа const int&.

Когда возвращается адрес экземпляра шаблона функции, контекст должен позволять однозначно идентифицировать тип или значение для каждого параметра шаблона.

16.2.5. Дедукция аргумента шаблона и ссылки

Чтобы лучше понять дедукцию типа, рассмотрим такой вызов функции где параметр функции p является ссылкой на параметр типа шаблона T:

template <typename Т> void f(Т &p);

Обратите внимание на два момента: здесь применяются обычные правила привязки ссылок; и спецификаторы const здесь нижнего уровня, а не верхнего.

Дедукция типа из параметров ссылки на l-значения функций

Когда параметр функции представляет собой обычную ссылку (l-значение) на параметр типа шаблона (т.е. имеющего форму T&), правила привязки гласят, что передавать можно только l-значения (например, переменная или выражение, возвращающее ссылочный тип). Этот аргумент может быть или не быть константным. Если аргумент будет константой, то тип Т будет выведен как константный:

template <typename Т> void f1(Т&); // аргумент должен быть l-значением

// вызовы f1() используют ссылочный тип аргумента как тип параметра

// шаблона

f1(i);  // i - это int; параметр шаблона Т - это int

f1(ci); // ci - это const int; параметр шаблона Т - это const int

f1(5);  // ошибка: аргумент ссылочного параметра

        // должен быть l-значением

Если параметр функции имеет тип const Т&, обычные правила привязки гласят, что можно передать любой вид аргумента — объект (константный или нет), временный объект или литеральное значение. Когда сам параметр функции является константой, выведенный для параметра Т тип не будет константным типом. Константность является частью типа параметра функции, и поэтому она не становится также частью типа параметра шаблона:

template <typename Т> void f2(const T&); // может получать r-значения

// параметр в f2() - это const &; const в аргументе неуместен

// в каждом из этих трех вызовов параметр функции f2() выводится

// как const int&

f2(i);  // i - это int; параметр шаблона Т - это int

f2(ci); // ci - это const int, но параметр шаблона T - это int

f2(5);  // параметр const & может быть привязан к r-значению;

        // Т - это int

Дедукция типа из параметров ссылки на r-значения функций

Когда параметр функции является ссылкой на r-значение (см. раздел 13.6.1), т.е. имеет форму Т&&, обычные правила привязки гласят, что этому параметру можно передать r-значение. При этом дедукция типа ведет себя таким же образом, как дедукция обычного ссылочного параметра функции на l-значение. Выведенный тип для параметра Т — это тип r-значения:

template <typename Т> void f3(T&&);

f3(42); // аргумент - это r-значение типа int; параметр

        // шаблона Т - это int

Сворачивание ссылок и параметры ссылок на r-значения

Предположим, что i является объектом типа int. Можно подумать, что такой вызов, как f3(i), будет недопустим. В конце концов, i — это l-значение, а ссылку на r-значение обычно нельзя связать с l-значением. Однако язык определяет два исключения из обычных правил привязки, которые позволяют это. На этих исключениях из правил основан принцип работы таких библиотечных функций, как move().

Первое исключение относится к дедукции типа для ссылочного параметра на r-значение. Когда l-значение (например, i) передается параметру функции, являющемуся ссылкой на r-значение на параметр типа шаблона (например, Т&&), компилятор выводит параметр типа шаблона как тип ссылки на l-значение аргумента. Поэтому, когда происходит вызов f3(i), компилятор выводит тип Т как int&, а не int.

Выведение типа Т как int&, казалось бы, означает, что параметр функции f3() будет ссылкой на r-значение типа int&. Обычно нельзя (непосредственно) определить ссылку на ссылку (см. раздел 2.3.1). Но это можно сделать косвенно, через псевдоним типа (см. раздел 2.5.1) или через параметр типа шаблона.

В таких ситуациях проявляется второе исключение из обычных правил привязки: если косвенно создать ссылку на ссылку, то эти ссылки "сворачиваются" (collapse). Во всех случаях кроме одного сворачивание ссылок формирует обычный тип ссылки на l-значение. Новый стандарт дополняет правила свертывания, включая ссылки на r-значение. Ссылки сворачиваются, формируя ссылку на r-значение только в специфическом случае ссылки на r-значение на ссылку на r-значение. Таким образом, для данного типа X:

• X& &, X& && и X&& & сворачиваются в тип X&.

• Тип X&& && сворачивается в тип X&&.

Сворачивание ссылок применимо только тогда, когда ссылка на ссылку создается косвенно, как в псевдониме типа или параметре шаблона.

Комбинация правил свертывания ссылок и специального правила дедукции типа для ссылочных на r-значения параметров означает, что можно вызвать функцию f3() для l-значения. Когда параметру функции f3() (ссылке на r-значение) передается l-значение, компилятор выведет тип T как тип ссылки на l-значение: