Скотт Мейерс - Эффективный и современный С++. 42 рекомендации по использованию С++11 и С++14

Однако убедительная причина все же существует, и называется она — шаблоны. В частности, объявления псевдонимов могут быть шаблонизированы (и в этом случае они называются шаблонами псевдонимов), в то время как typedef— нет. Это дает программистам на С++11 простой механизм для выражения того, что в С++98 можно было выразить только хакерскими способами, с помощью typedef, вложенных в шаблонные struct. Рассмотрим, например, определение синонима для связанного списка, который использует пользовательский распределитель памяти MyAlloc. В случае шаблонов псевдонимов это просто, как семечки щелкать:

// MyAllocList является синонимом для std::list>:

template

using MyAllocList= std::list>;

MyAllocList lw; // Клиентский код

В случае typedefэти семечки приходится сначала долго растить:

// MyAllocList::type - синоним для std::list>:

template

struct MyAllocList {

typedefstd::list> type;

};

MyAllocList::type lw; // Клиентский код

Все еще хуже. Если вы хотите использовать typedefв шаблоне для создания связанного списка, хранящего объекты типа, указанного параметром шаблона, имя, указанное в typedef, следует предварять ключевым словом typename:

template

class Widget { // Widget содержит

private: // MyAllocList,

typenameMyAllocList::type list; // как член-данные

};

Здесь MyAllocList::typeссылается на тип, который зависит от параметра типа шаблона ( T). Тем самым MyAllocList::typeявляется зависимым типом (dependent type), а одно из многих милых правил С++ требует, чтобы имена зависимых типов предварялись ключевым словом typename.

Если MyAllocListопределен как шаблон псевдонима, это требование использования ключевого слова typenameубирается (как и громоздкий суффикс “ ::type”):

template

using MyAllocList = std::list>; // Как и ранее

template

class Widget {

private:

MyAllocList list; // Ни typename,

// ни ::type

};

Для вас MyAllocList(т.e. использование шаблона псевдонима) может выглядеть как зависимый от параметра шаблона T, как и MyAllocList::type(т.e. как и использование вложенного typedef), но вы не компилятор. Когда компилятор обрабатывает шаблон Widget и встречает использование MyAllocList(т.e. использование шаблона псевдонима), он знает, что MyAllocListявляется именем типа, поскольку MyAllocListявляется шаблоном псевдонима: он обязан быть именем типа. Тем самым MyAllocListоказывается независимым типом , и спецификатор typenameне является ни требуемым, ни разрешенным.

С другой стороны, когда компилятор видит MyAllocList::type(т.e. использование вложенных typedef) в шаблоне Widget, он не может знать наверняка, что эта конструкция именует тип, поскольку это может быть специализация MyAllocList, с которой он еще не встречался и в которой MyAllocList::typeссылается на нечто, отличное от типа. Это звучит глупо, но не вините компиляторы за то, что они рассматривают такую возможность. В конце концов, это люди пишут такой код.

Например, некая заблудшая душа вполне в состоянии написать следующее:

class Wine { … };

template<> // Специализация MyAllocList в

class MyAllocList { // которой T представляет собой Wine

private:

enum class WineType // См. в разделе 3.4 информацию об

{ White, Red, Rose }; // "enum class"

WineType type; // В этом классе type представляет

// собой данные-член!

};

Как видите, MyAllocList::typeне является типом. Если Widgetинстанцирован с Wine, MyAllocList::typeв шаблоне Widgetпредставляет собой данные-член, а не тип. Ссылается ли MyAllocList::typeна тип в шаблоне Widget, зависит от того, чем является T, а потому компиляторы требуют, чтобы вы точно указывали, что это тип, предваряя его ключевым словом typename.

Если вы занимаетесь метапрограммированием с использованием шаблонов (template metaprogramming — ТМР), то вы, скорее всего, сталкивались с необходимостью получать параметры типов шаблонов и создавать из них новые типы. Например, для некоторого заданного типа Tвы можете захотеть удалить квалификатор constили квалификатор ссылки, содержащийся в T, например преобразовать const std::string&в std::string. Вы можете также захотеть добавить constк типу или преобразовать его в lvalue-ссылку, например, превращая Widgetв const Widget или в Widget&. (Если вы еще не занимались ТМР, это плохо, потому что, если вы действительно хотите быть эффективным программистом на С++, вы должны быть знакомы как минимум с основами этого аспекта С++. Вы можете увидеть примеры ТМР в действии, включая различные преобразования типов, о которых я упоминал, в разделах 5.1 и 5.5.)

С++11 дает вам инструменты для такого рода преобразований в виде свойств типов (type traits), набора шаблонов в заголовочном файле . В нем вы найдете десятки свойств типов; не все из них выполняют преобразования типов, но те, которые это делают, предлагают предсказуемый интерфейс. Для заданного типа T, к которому вы хотели бы применить преобразование, результирующий тип имеет вид std::преобразование::type, например:

std::remove_const::type // Дает T из const T

std::remove_reference::type // Дает T из T& и T&&

std::add_lvalue_reference::type // Дает T& из T

Комментарии просто резюмируют, что делают эти преобразования, так что не принимайте их слишком буквально. Перед тем как использовать их в своем проекте, я настоятельно советую ознакомиться с их точной спецификацией.

В любом случае я не стремлюсь обеспечить вас учебником по свойствам типов. Вместо этого я прошу вас обратить внимание на то, что каждое преобразование завершается “ ::type”. Если вы применяете их к параметру типа в шаблоне (что практически всегда является их применением в реальном коде), то вы также должны предварять каждое их применение ключевым словом typename. Причина обоих этих синтаксических требований заключается в том, что свойства типов в C++11 реализованы как вложенные typedefвнутри шаблонных структур struct. Да, это так — они реализованы с помощью технологии, о которой я говорю, что она уступает шаблонам псевдонимов!

Тому есть исторические причины, но здесь мы их опустим (честное слово, это слишком скучно), поскольку Комитет по стандартизации с опозданием признал, что шаблоны псевдонимов оказываются лучшим способом реализации, и соответствующие шаблоны включены в С++14 для всех преобразований типов C++11. Псевдонимы имеют общий вид: для каждого преобразования C++11 std::преобразование::typeимеется соответствующий шаблон псевдонима С++ 14 с именем std::преобразование_t. Вот примеры, поясняющие, что я имею в виду: