我已经看到一些c++使用模板模板参数(即将模板作为参数的模板)来进行基于策略的类设计的示例。这种技术还有什么其他用途?


当前回答

这是我用过的东西推广出来的。我发布它是因为它是一个非常简单的例子,它演示了一个实际的用例以及默认参数:

#include <vector>

template <class T> class Alloc final { /*...*/ };

template <template <class T> class allocator=Alloc> class MyClass final {
  public:
    std::vector<short,allocator<short>> field0;
    std::vector<float,allocator<float>> field1;
};

其他回答

假设您正在使用CRTP为一组子模板提供一个“接口”;父类和子类在其他模板参数中都是参数:

template <typename DERIVED, typename VALUE> class interface {
    void do_something(VALUE v) {
        static_cast<DERIVED*>(this)->do_something(v);
    }
};

template <typename VALUE> class derived : public interface<derived, VALUE> {
    void do_something(VALUE v) { ... }
};

typedef interface<derived<int>, int> derived_t;

注意'int'的重复,这实际上是指定给两个模板的相同类型参数。你可以为DERIVED使用模板模板来避免重复:

template <template <typename> class DERIVED, typename VALUE> class interface {
    void do_something(VALUE v) {
        static_cast<DERIVED<VALUE>*>(this)->do_something(v);
    }
};

template <typename VALUE> class derived : public interface<derived, VALUE> {
    void do_something(VALUE v) { ... }
};

typedef interface<derived, int> derived_t;

请注意,您取消了直接向派生模板提供其他模板参数;“接口”仍然接收它们。

这还允许您在依赖于类型参数的“接口”中构建类型defs,可以从派生的模板中访问。

上面的typedef不起作用,因为你不能对一个未指定的模板进行typedef。然而,这是可行的(c++ 11对模板类型defs有原生支持):

template <typename VALUE>
struct derived_interface_type {
    typedef typename interface<derived, VALUE> type;
};

typedef typename derived_interface_type<int>::type derived_t;

不幸的是,派生模板的每个实例化都需要一个derived_interface_type,除非我还没有学到其他技巧。

这是我遇到的情况:

template<class A>
class B
{
  A& a;
};

template<class B>
class A
{
  B b;
};

class AInstance : A<B<A<B<A<B<A<B<... (oh oh)>>>>>>>>
{

};

可解为:

template<class A>
class B
{
  A& a;
};

template< template<class> class B>
class A
{
  B<A> b;
};

class AInstance : A<B> //happy
{

};

或者(工作代码):

template<class A>
class B
{
public:
    A* a;
    int GetInt() { return a->dummy; }
};

template< template<class> class B>
class A
{
public:
    A() : dummy(3) { b.a = this; }
    B<A> b;
    int dummy;
};

class AInstance : public A<B> //happy
{
public:
    void Print() { std::cout << b.GetInt(); }
};

int main()
{
    std::cout << "hello";
    AInstance test;
    test.Print();
}

我认为你需要使用模板模板语法来传递一个参数,它的类型是依赖于另一个模板的模板,就像这样:

template <template<class> class H, class S>
void f(const H<S> &value) {
}

这里H是一个模板,但我想让这个函数处理H的所有特化。

注意:我已经编程c++很多年了,只需要一次。我发现这是一个很少需要的功能(当然,当你需要它的时候,它很方便!)

我一直在努力想一些好的例子,老实说,大多数时候这是不必要的,但让我们想出一个例子。让我们假设std::vector没有typedef value_type类型。

那么如何编写一个函数来为向量元素创建正确类型的变量呢?这是可行的。

template <template<class, class> class V, class T, class A>
void f(V<T, A> &v) {
    // This can be "typename V<T, A>::value_type",
    // but we are pretending we don't have it

    T temp = v.back();
    v.pop_back();
    // Do some work on temp

    std::cout << temp << std::endl;
}

注意:std::vector有两个模板形参,type和allocator,所以我们必须同时接受它们。幸运的是,由于类型演绎,我们不需要显式地写出确切的类型。

你可以这样用:

f<std::vector, int>(v); // v is of type std::vector<int> using any allocator

或者更好的是,我们可以用:

f(v); // everything is deduced, f can deal with a vector of any type!

更新:即使是这个人为的例子,虽然是说明性的,但由于c++11引入了auto,它不再是一个令人惊讶的例子。现在同样的函数可以写成:

template <class Cont>
void f(Cont &v) {

    auto temp = v.back();
    v.pop_back();
    // Do some work on temp

    std::cout << temp << std::endl;
}

这就是我喜欢写这类代码的方式。

我将它用于版本控制类型。

如果你有一个通过模板控制的类型,比如MyType<version>,你可以写一个函数来捕获版本号:

template<template<uint8_t> T, uint8_t Version>
Foo(const T<Version>& obj)
{
    assert(Version > 2 && "Versions older than 2 are no longer handled");
    ...
    switch (Version)
    {
    ...
    }
}

所以你可以根据传入类型的版本做不同的事情,而不是为每个类型重载。 您还可以使用转换函数,以通用的方式接受MyType<Version>并返回MyType<Version+1>,甚至递归它们以具有ToNewest()函数,该函数从任何旧版本中返回类型的最新版本(对于可能已经存储了一段时间但需要使用今天的最新工具进行处理的日志非常有用)。

实际上,模板模板参数的使用情况是相当明显的。一旦你了解到c++ stdlib有一个没有为标准容器类型定义流输出操作符的漏洞,你可以继续编写如下内容:

template<typename T>
static inline std::ostream& operator<<(std::ostream& out, std::list<T> const& v)
{
    out << '[';
    if (!v.empty()) {
        for (typename std::list<T>::const_iterator i = v.begin(); ;) {
            out << *i;
            if (++i == v.end())
                break;
            out << ", ";
        }
    }
    out << ']';
    return out;
}

Then you'd figure out that code for vector is just the same, for forward_list is the same, actually, even for multitude of map types it's still just the same. Those template classes don't have anything in common except for meta-interface/protocol, and using template template parameter allows to capture the commonality in all of them. Before proceeding to write a template though, it's worth to check a reference to recall that sequence containers accept 2 template arguments - for value type and allocator. While allocator is defaulted, we still should account for its existence in our template operator<<:

template<template <typename, typename> class Container, class V, class A>
std::ostream& operator<<(std::ostream& out, Container<V, A> const& v)
...

瞧,这将为所有遵循标准协议的当前和未来序列容器自动工作。要将map添加到mix中,可以查看一下reference,并注意到它们接受4个模板参数,因此我们需要上述操作符<<的另一个版本,带有4个参数的template template param。我们还会看到std:pair尝试使用2参数操作符<<来呈现之前定义的序列类型,因此我们将为std::pair提供专门化。

顺便说一句,C+11允许可变参数模板(因此应该允许可变参数模板模板参数),可以使用单个操作符<<来规则它们。例如:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <deque>
#include <list>

template<typename T, template<class,class...> class C, class... Args>
std::ostream& operator <<(std::ostream& os, const C<T,Args...>& objs)
{
    os << __PRETTY_FUNCTION__ << '\n';
    for (auto const& obj : objs)
        os << obj << ' ';
    return os;
}

int main()
{
    std::vector<float> vf { 1.1, 2.2, 3.3, 4.4 };
    std::cout << vf << '\n';

    std::list<char> lc { 'a', 'b', 'c', 'd' };
    std::cout << lc << '\n';

    std::deque<int> di { 1, 2, 3, 4 };
    std::cout << di << '\n';

    return 0;
}

输出

std::ostream &operator<<(std::ostream &, const C<T, Args...> &) [T = float, C = vector, Args = <std::__1::allocator<float>>]
1.1 2.2 3.3 4.4 
std::ostream &operator<<(std::ostream &, const C<T, Args...> &) [T = char, C = list, Args = <std::__1::allocator<char>>]
a b c d 
std::ostream &operator<<(std::ostream &, const C<T, Args...> &) [T = int, C = deque, Args = <std::__1::allocator<int>>]
1 2 3 4