12 | 编译期多态：泛型编程和模板入门
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面向对象和多态
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本文深入介绍了C++中的编译期多态和模板的应用。首先讨论了面向对象编程中的多态特性和动态类型语言中的“鸭子”类型。然后详细讨论了C++中模板的定义、实例化和特化，以及模板的显式实例化和外部实例化。通过具体示例展示了模板在处理不同类型数据时的灵活性和通用性。文章强调了C++模板在编译期间就能捕获错误的优势，以及在实例化过程中可能出现的问题。此外，还对“动态”多态和“静态”多态进行了对比，强调了C++语言在静态类型检查和泛型编程方面的优势。总的来说，本文通过深入讲解编译期多态和C++模板的使用，展示了C++语言在静态类型检查和泛型编程方面的优势，为读者提供了对这一主题的深入了解。
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全部留言(21)
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- Geek_077da0老师您好，看到这一讲想问一个一直想问的问题。我是一个在校学生，目前学完了c++的基本语法知识并且看了一些相关的书籍，但平时能自己动手写代码的机会只有刷leetcode的时候，想请问一下老师，在去公司实习之前，有没有什么项目适合初学者练练手的。不然感觉自己看了这么多理论终究只是在纸上谈兵。
作者回复: 可以尝试把平时用 Python、Bash 写的小工具改成用 C++。使用现代 C++，这种处理也不会太麻烦。 还有就是小的网络应用、数据处理应用等等。Leetcode 是考算法的，对语言技巧是没啥帮助。
2019-12-2313 
Jason老师，在参考资料3中，针对模板重载解析的例子 // template <class T> // //（a）与 void f（T）之前相同的旧基础模板 ； template <> // //（c）显式专业化，这一次（a） void f <>（int *）; template <class T> // //（b）第二个基本模板，重载（a） void f（T *）; // ... int * p; f（p）; 是否针对int*的全特化在(a)的后面，就是属于(a)的基础模板的全特化，在(b)后面就是(b)的全特化。所以int*全特化放置的位置不同，导致了模板裁决时，因为选取了不同的基础模板而导致了不同的结果。是这样吗？作者回复: 是的，这是个大坑，所以Herb建议对函数用重载就行了，不会有惊讶的行为。
2020-01-1410- panda第一题通过查阅资料，c++的多态性分专用多态和通用多态，专用多态又分重载多态和强制多态，通用多态又分包含多态和参数多态。 重载多态：函数重载和操作符重载。 强制多态：使一个变量类型加以变化让其符合函数操作的要求。 如：double a = 1.0; int b = 2; double c = a + b; 此时b会强制转换成double再进行+操作。 包含多态：虚函数重构。 参数多态：课程里的函数模板。 第二题，对各语言了解太浅，需老师给出解答。
作者回复: 思考题有些是没有固定答案的，就是希望大家去思考一下。多态的分类也有很多种。包含多态、参数多态和重载多态都是常见的提法，但强制多态这个说法我不熟，查了一下才确定有这种说法，感觉和一般的多态这个词的理解还是有点差异的…… 就这第二题而言，也是希望大家去比较学习过的其他语言。这基本上取决于语言本身在类型方面的特性。 以 Python 为例，它是动态类型的语言。所以它不会有真正的静态多态。但和静态类型的面向对象语言（如 Java）不同，它的运行期多态不需要继承。没有参数化多态初看是个缺陷，但由于 Python 的动态参数系统允许默认参数和可变参数，并没有什么参数化多态能做得到而 Python 做不到的事。
2020-01-059 - geek老师，静态断言示例中： template <bool> struct compile_time_error; 此处模板参数是bool和是typename T这种有什么区别吗？ 另外 compile_time_error<bool(Expr)> \ ERROR_##_Msg; \ 这里我理解在条件为真时，是不是会定义一个名字为ERROR__MSG的对象？但用nm在.o文件中没看到。 最后 (void)ERROR_##_Msg;这句有啥作用啊？去掉之前和之后，似乎没啥区别。
作者回复: 模板参数可以是值（写出类型名）或者类型（写typename）。这个例子里参数是个bool值。 临时变量不会产生一个全局的符号，在nm里都看不到的。 (void)这行的作用是抑制编译器的变量未使用告警。这是常见的显式告诉编译器不要对变量未使用进行告警的方式。
2021-03-065 - Jason老师，在c++的多态中，有没有一种方式可以通过基类的指针获取实际子类的类型呢？比如我定义的两个protobuf的类型里都有user_id的字段，在代码中为了通用（不想每个类型写一个函数），反射出来传递给外围都是pb的基类指针，因为要设置子类的成员就必须要强制类型转换，但是这种情况下又拿不到子类的实际类型去做转换。decltype(基类)得到的还是基类类型
作者回复: decltype 得到的是编译期的类型。你需要的是运行期的类型，C++ 里挺有争议（跟异常类似）的功能——RTTI。（还是要强调一句，你应该考虑是否用虚函数可以达到你需要的功能。很多项目，如 Google 的，会禁用 RTTI。） 你可以用 dynamic_cast 来转换成你需要的指针类型，如果类型不对，会得到空指针。你也可以用 typeid 直接来获取对象的实际类型。下面的代码演示一下（需要 Boost；没有安装 Boost 请自行调整，也只是不能输出友好类名而已）： #include <iostream> #include <typeinfo> #include <boost/core/demangle.hpp> using namespace std; using boost::core::demangle; class shape { public: virtual ~shape() {} }; class circle : public shape { }; int main() { shape* ptr = new circle(); auto& type = typeid(*ptr); cout << type.name() << endl; cout << demangle(type.name()) << endl; cout << boolalpha; cout << (type == typeid(shape) ? "is shape\n" : ""); cout << (type == typeid(circle) ? "is circle\n" : ""); delete ptr; } 在 GCC 下的输出： 6circle circle is circle
2020-01-163 
陈舸看到编译期多态，我以为会讲一讲利用模板做static_cast<T*>(this)->implementation()的技巧。这种方法可以在编译期决定要实际调用的函数是哪一个，就可以不用虚函数了。64位平台下对于小型的类可以节省不少空间。作者回复: 这个可以用 SFINAE（第 14 讲）或 if constexpr（第 15 讲）做到。
2020-02-111
EncodedStar1.C++ 支持2种吧， 静态多态和动态多态，静态多态它在编译器，通过函数重载，用算符重载的方式被调用者使用，动态多态也叫运行时多态，它可以通过虚函数和继承来实现，实现是，编译器会将进程运行过程中动态绑定 2.支持多态的语言一般是面向对象的语言，所以并非所有的都有。作者回复: 还不够全面。可以读读参考资料。
2020-01-0321
总统老唐吴老师，学完这一课，有 3 点疑问： 1，你提到的方法一，“添加代码，让那个类型支持所需要的操作（对成员函数无效）”，这里说“对成员函数无效”是具体指的什么情况？ 2，实现static_assert功能时，定义 struct 模板如下: template<bool> struct compile_time_error, 和常见的模板定义头部 template <typename T> 的格式看起来不一样，常见的这种格式中参数类型是未定的，但是compile_time_error这个模板，参数明确指定是 bool 型，这是模板的另一种形式么？ 3，我尝试做了以下实验 template <typename T> T addData(T a, T b) { return a + b; } double addData(double a, double b) { return (int)a + (int)b; } template <> double addData(double a, double b) { return (int)a + (int)b; } 当我调用 addData(1.5, 2.5)时，发现调用的是针对double的重载函数，而不是模板针对double 的特化，这是为什么？作者回复: 1. 一般而言，不应该去修改别人的类。容易出问题。所以不能添加成员函数。 2. 模板参数可以是类型，也可以是常数表达式，包括整数类型常数、枚举、指针、引用。 3. 重载比特化优先。一般而言，函数特化是不推荐的。具体看参考资料 3。
2019-12-241
转遍世界还有个问题: 三、针对 cl_I 进行特化：这里全局模板类特化里调用了mod，这个mod是cln::cl_I的成员函数吗？能类外直接调用？作者回复: mod 是 cln 名空间里的独立函数。因为有 ADL，编译器能找到它，而不需要我们写 cln::mod。
2023-12-29归属地：江苏- 转遍世界老师我有个疑问: 二、针对 cl_I 进行重载：这里。 类的成员函数能重载全局模板函数吗，不在同一个作用域啊。
作者回复: 对，可以的。全局函数对名空间里的对象进行重载，完全没有问题。当然，放在名空间里，用 ADL 来找到也是可以的。但修改“别人”的名空间通常不那么好。
2023-12-29归属地：江苏
