c++11-17 模板核心知识（十二）—— 模板的模板参数 Template Template Parameters

[zhangyachen]

• 概念
• 举例
• 模板的模板参数的参数匹配 Template Template Argument Matching
  • 解决办法一
  • 解决办法二

概念

一个模板的参数是模板类型。

举例

在c++11-17 模板核心知识（二）—— 类模板 中，如果我们想要允许指定存储Stack元素的容器，是这么做的：

template <typename T, typename Cont = std::vector<T>> 
class Stack {
private:
  Cont elems; // elements
  ......
};

使用：

Stack<double,std::deque<double>> dblStack;

但是这样的缺点是需要指定元素类型两次，然而这两个类型是一样的。

使用模板的模板参数（Template Template Parameters），允许我们在声明Stack类模板的时候只指定容器的类型而不去指定容器中
元素的类型。例如：

template <typename T, template <typename Elem> class Cont = std::deque>
class Stack {
private:
  Cont<T> elems; // elements
public:
  void push(T const &); // push element
  void pop();           // pop element
  T const &top() const; // return top element
  bool empty() const {  // return whether the stack is empty
    return elems.empty();
  }
  ...
};

使用：

Stack<int, std::vector> vStack;      // integer stack that uses a vector

与第一种方式的区别是：第二个模板参数是一个类模板：

template<typename Elem> class Cont

默认值从std::deque<T>改为了std::deque.

在C++17之后，模板的模板参数中的class也可以使用typename，但是不可以使用struct和union：

template <typename T,
          template <typename Elem> typename Cont = std::deque>
class Stack {       // ERROR before C++17
  ...
};

......

template<template<typename X> class C> // OK
void f(C<int>* p);

template<template<typename X> struct C> // ERROR: struct not valid here
void f(C<int>* p);

template<template<typename X> union C> // ERROR: union not valid here
void f(C<int>* p);

当然，由于模板的模板参数中的Elem没有用到，可以省略：

template <typename T, template <typename> class Cont = std::deque> 
class Stack {
  ...
};

另外注意一点，模板的模板参数中的模板参数，只能和模板的模板参数配合用。有点饶，举个例子：

template<template<typename T, T*> class Buf>        // OK
class Lexer {
    static T* storage;        // ERROR: a template template parameter cannot be used here
    ...
};

模板的模板参数的参数匹配 Template Template Argument Matching

大家可以尝试自己编译一下上面的代码，可能会出现下列问题：

error: template template argument has different template parameters than its corresponding template template parameter
template <typename T, template <typename Elem> class Cont = std::deque>

...

/Library/Developer/CommandLineTools/usr/bin/../include/c++/v1/deque:1197:1: note: too many template parameters in template template argument
template <class _Tp, class _Allocator /*= allocator<_Tp>*/>

意思是std::deque和Cont不匹配。标准库的std::deque有两个参数，还有一个默认参数Allocator :

template <class _Tp, class _Allocator = allocator<_Tp> > class _LIBCPP_TEMPLATE_VIS deque;

解决办法一

将Cont和std::deque的参数匹配即可：

template <typename T,
          template <typename Elem, typename Alloc = std::allocator<Elem>>
          class Cont = std::deque>
class Stack {
......
};

这里的Alloc没有用到，同样可以省略。

成员函数定义举例：

template<typename T, template<typename,typename> class Cont>
void Stack<T,Cont>::push (T const& elem) {
    elems.push_back(elem);       // append copy of passed elem
}

解决办法二

利用c++11-17 模板核心知识（四）—— 可变参数模板 Variadic Template

template <typename T,
          template <typename......>
          class Cont = std::deque>
class Stack {
......
};

但是，这点对于std::array无效，因为std::array的第二个参数是非类型模板参数 Nontype Template Parameters:

// template<typename T, size_t N>
// class array;

假如使用 Stack<int,std::array> s;，那么编译器会报错：

/Library/Developer/CommandLineTools/usr/bin/../include/c++/v1/array:126:29: note: template parameter has a different kind in template argument
template <class _Tp, size_t _Size>
                            ^
main.cc:22:33: note: previous template template parameter is here
          template <typename... Elem>
                                ^

(完)

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