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Justin 于 2010-05-01
大師的課上到46堂了，今天課前要求復習一下24課的內容。
如果你懶得自己去看，這里大概提一下：24課說的是如果在實際調 用中，某個函數的任何一個參數都有可能是其他類型數據通過“類型轉換”轉換過來的，這個函數最好是寫成非成員函數。（哪 怕回去24節看，掃一遍書上的例子也知道是什么意思了）
現在把24課的內容升級為模板，就有了下面的代碼：
template?typename?T>
class?Rational?{
???public:
??????Rational(const?T&?num?=?0,?const?T&?denom?=?1)
??????{
?????????_numerator?=?num;
?????????_denominator?=?denom;
??????}
#if?OPTION2
??????friend?const?Rational?operator*(const?Rational&?lhs,?const?Rational&?rhs);
#endif
#if?OPTION3
friend?const?Rational?operator?*?(const?Rational&?lhs,?const?Rational&?rhs)
{
???return?Rational(lhs.numerator()?*?rhs.numerator(),?lhs.denominator()?*?rhs.denominator());
}
#endif
??????const?T?numerator()?const?{?return?_numerator;?}
??????const?T?denominator()?const?{?return?_denominator;?}
???private:
??????T?_numerator;
??????T?_denominator;
??????//..
};
#if?OPTION1?||?OPTION2
template?typename?T>
const?RationalT>?operator?*?(const?RationalT>&?lhs,?const?RationalT>&?rhs)
{
???return?RationalT>?(lhs.numerator()?*?rhs.numerator(),?lhs.denominator()?*?rhs.denominator());
}
#endif
int?main(void)
{
???Rationalint>?oneFourth(1,?4);
???Rationalint>?result;
???result?=?oneFourth?*2;
//..
}
當OPTION1為真時，就是item24中的實現方法：用非成員函數來使得所有的參數都可以接受類型轉換。
但是編譯不能通過。這說明模板C++的世界是不一樣的： 對于以上代碼的非模板版本，編譯器只需要關心哪個函數可以調用就可以了；
而引入模板后， 由于一個模板函數可以有無數個實例，編譯器首先要知道的是應該生成哪一個實例，然后才是調用。
OPTION1為真時的代碼，這個模板函數在編譯時期就會碰到問題：模板參數無法確定。本來說好了接受一個Rational
& 類型參數的，現在(在main()里 的第三行)給我一個int，叫我怎么辦？
如果我是編譯器的話我會認為這種情況下模板參數T就是int，于是實例化下面的函數
const?Rationalint>?operator?*?(?const?Rationalint>&?lhs,?const?Rationalint>&?rhs?);
該函數可以通過隱式類型轉換接受int類型的參數，順利完成任務！
可是，編譯器很笨，做不到。
于是可以考慮關掉OPTION1，打開OPTION2：把模板非成員函數當成友元+非成員+模板函數。為什么需要友元呢？
OPTION1失敗的原因是編譯器無法生成合適的模板函數實例，它認為沒有合適的實例可以調用，于是編譯失敗。
如果模板函數變成友元，編譯器首先看到有Rational對象定義出來(main()中第二第三行)，就認為會有一個下面的函數 作為友元：
const?Rationalint>?operator?*?(?const?Rationalint>&?lhs,?const?Rationalint>&?rhs?);
當然，它不會在編譯階段去計較是不是真的有這么一個函數實例（友元嘛，就是朋友的東東，朋友說有，我就相信有咯～）
于是，編譯通過！
可是編譯通過后，鏈接卻出了問題：到鏈接階段才發現，這個“朋友”的模板函數根本沒有實例可以調用！（還是一樣的問題， 沒有可以接受int參數的版本。朋友也不可靠啊……）
問題就在類外部的友元模板函數僅僅在類中得到了聲明(declaration)而沒有被定義(definition)。對于模板函數，使用者既需要聲明，又需要定義。(比如說 vector v，事實上已經通過制定模板參數完成了模板函數的定義。)
于是終于到了最后一步：關掉OPTION1, OPTION2，打開OPTION3。
無可奈何中我們把友元函數的定義放到了模板類的定義中，相當于把這個“朋友”拉上了船，只要我被定義了，你就一定會被定義。同甘共苦，才算是真的朋友@#￥%
于是編譯通過了，因為編譯器看到了如下的函數被聲明
const?Rationalint>?operator?*?(?const?Rationalint>&?lhs,?const?Rationalint>&?rhs?);
于是鏈接通過了，因為隨著Rational對象的定義，上面的函數也實際被定義了出來，編譯器很高興，結果很完美。
事實上這次的讀書筆記記了兩次，當我重新看第一次的筆記時竟然不知所云，于是重新看了一次，也修改了第一版的筆記成為 第二版。
看來，模板真的很能搞……