如果下面的类不是模板,则可以在x
类中仅包含derived
。但是,在下面的代码中,我必须使用this->x
。为什么?
template <typename T>
class base {
protected:
int x;
};
template <typename T>
class derived : public base<T> {
public:
int f() { return this->x; }
};
int main() {
derived<int> d;
d.f();
return 0;
}
最佳答案
简短答案:为了使x
成为从属名称,以便将查找推迟到知道模板参数为止。
长答案:当编译器看到模板时,应该立即执行某些检查,而不会看到template参数。其他参数则推迟到参数已知为止。这称为两阶段编译,而MSVC则不这样做,但是它是标准要求的,并由其他主要编译器实现。如果愿意,编译器必须在看到模板后立即对其进行编译(以某种内部解析树表示形式),并将实例化编译推迟到以后。
对模板本身(而不是模板的特定实例)执行的检查要求编译器能够解析模板中代码的语法。
在C++(和C)中,为了解析代码的语法,有时您需要知道某物是否为类型。例如:
#if WANT_POINTER
typedef int A;
#else
int A;
#endif
static const int x = 2;
template <typename T> void foo() { A *x = 0; }
如果A是一个类型,则声明一个指针(除了对全局
x
进行阴影处理外没有其他作用)。如果A是一个对象,那就是乘法(并且禁止某些运算符重载它是非法的,并分配给rvalue)。如果错误,则必须在阶段1中诊断该错误,标准将其定义为模板中的错误,而不是模板的某些特定实例。即使模板从未实例化,如果A是int
,那么上面的代码也是错误的格式,必须对其进行诊断,就像foo
根本不是模板,而是普通函数一样。现在,该标准说,不依赖模板参数的名称在阶段1中必须是可解析的。
A
在这里不是从属名称,无论类型T
是什么,它都引用相同的名称。因此,需要在定义模板之前进行定义,以便在阶段1中找到并检查模板。T::A
是一个取决于T的名称。我们在阶段1中可能无法知道那是否是类型。最终在实例化中最终将用作T
的类型甚至还没有定义,即使是这样,我们也不知道哪种类型将用作模板参数。但是我们必须解析语法,以便对格式错误的模板进行宝贵的第一阶段检查。因此,该标准对从属名称有一个规则-编译器必须假定它们是非类型,除非使用typename
进行限定以指定它们是类型,或在某些明确的上下文中使用。例如,在template <typename T> struct Foo : T::A {};
中,T::A
用作基类,因此无疑是一种类型。如果使用具有数据成员Foo
而不是嵌套类型A的某种类型实例化A
,则这是执行实例化的代码中的错误(阶段2),而不是模板中的错误(阶段1)。但是具有依赖基类的类模板又如何呢?
template <typename T>
struct Foo : Bar<T> {
Foo() { A *x = 0; }
};
是A从属名称吗?对于基类,任何名称都可以出现在基类中。因此我们可以说A是一个从属名称,并将其视为非类型。这会产生不良影响,即Foo中的每个名称都是依赖的,因此Foo中使用的每个类型(内置类型除外)都必须经过限定。在Foo内部,您必须编写:
typename std::string s = "hello, world";
因为
std::string
是从属名称,因此除非另有说明,否则假定为非类型。哎哟!允许使用首选代码(
return x;
)的第二个问题是,即使在Bar
之前定义了Foo
,并且x
不是该定义的成员,但以后有人可以为某种类型Bar
定义Baz
的特殊化,因此Bar<Baz>
确实具有数据成员x
,然后实例化Foo<Baz>
。因此,在该实例化中,您的模板将返回数据成员,而不是返回全局x
。或者相反,如果Bar
的基本模板定义具有x
,则他们可以定义一个没有它的特殊化,您的模板将寻找一个全局x
以Foo<Baz>
返回。我认为这被认为与您所遇到的问题一样令人惊讶和痛苦,但是与引发令人惊讶的错误相反,这是无声的令人惊讶。为了避免这些问题,该标准实际上表示,除非明确要求,否则不会考虑使用类模板的相关基类。这可以防止一切都因依赖而存在,因为它可以在依赖库中找到。它也会产生您所不希望看到的效果-您必须限定基类中的内容,否则找不到它。有三种使
A
依赖的常用方法:类中的
using Bar<T>::A;
-A
现在引用Bar<T>
中的某些内容,因此是依赖的。 Bar<T>::A *x = 0;
-再次,A
肯定在Bar<T>
中。这是乘法,因为未使用typename
,因此可能是一个不好的例子,但是我们必须等到实例化才能确定operator*(Bar<T>::A, x)
是否返回右值。谁知道,也许是... this->A;
-A
是成员,因此,如果它不在Foo
中,则它必须在基类中,标准再次声明这使其依赖。 两阶段编译既麻烦又困难,并且引入了一些令人惊讶的要求,以增加代码中的多余文字。但是,与民主制不同,它可能是除其他所有人之外最糟糕的做事方式。
您可以合理地辩称,在您的示例中,如果
return x;
是基类中的嵌套类型,则x
没有任何意义,因此该语言应(a)表示它是从属名称,(2)将其视为非类型,而您的代码无需this->
即可使用。在某种程度上,您是解决方案所导致的附带损害的受害者,而该问题不适用于您的情况,但仍然存在基类可能会在您的名字下引入阴影全局名称的问题,或者没有您认为的名称他们有,而是找到了一个整体。您也可能会争辩说,从属名称的默认设置应该相反(假定类型,除非以某种方式指定为对象),或者默认设置应该对上下文更敏感(在
std::string s = "";
中,std::string
可以作为类型读取,因为没有别的选择即使std::string *s = 0;
不明确,也具有语法上的意义)。再说一次,我不知道规则是如何达成的。我的猜测是,需要为创建上下文和非类型的上下文创建许多特定规则,从而减少了所需的文本页数。