Стандарты программирования на С++. 101 правило и рекомендация, Александреску Андрей

Стандарты программирования на С++. 101 правило и рекомендация

на обложку

Александреску Андрей

Шрифт:

Для того чтобы избежать непреднамеренных точек настройки, следует придерживаться следующих правил.

• Размещайте все используемые вашим шаблоном вспомогательные функции в их собственном вложенном пространстве имен, и вызывайте их посредством полностью квалифицированных имен для запрета ADL. Если вы вызываете вашу вспомогательную функцию и передаете ей объект типа параметра шаблона, и этот вызов не должен быть точкой настройки (т.е. вы всегда намерены вызывать вашу вспомогательную функцию, а не некоторую иную), то лучше поместить эту вспомогательную функцию во вложенное пространство имен и явно запретить ADL, полностью квалифицировав имя вызываемой функции или взяв его в скобки:

template<typename T>

void Samplе4(T t) {

S4Helpers::bar(t); //

Запрет ADL: bar не является

// точкой настройки

(bar)(t); // Альтернативный способ

}

• Избегайте зависимости от зависимых имен. Говоря неформально, зависимое имя — это имя, которое каким-то образом упоминает параметр шаблона. Многие компиляторы не поддерживают "двухфазный поиск" для зависимых имен из стандарта С++, а это означает, что код шаблона, использующий зависимые имена, будет вести себя по-разному на разных компиляторах, если только не принять меры для полной определенности при использовании зависимых имен. В частности, особого внимания требует наличие зависимых базовых классов, когда шаблон класса наследуется от одного из параметров этого шаблона (например,

в случае

template<typename T>class С:T{};

) или от типа, который построен с использованием одного из параметров шаблона (например,

X<T>

в случае

template<typename T>class C:X<T>{};

Коротко говоря, при обращении к любому члену зависимого базового класса необходимо всегда явно квалифицировать имя с использованием имени базового класса или при помощи

this->

. Этот способ можно рассматривать просто как некую магию, которая заставляет все компиляторы делать именно то, что вы от них хотите.

template<typename T>

class С : X<T> {

typename X<T>::SomeType s; // Использование вложенного

// типа (или синонима

// typedef) из базового

// класса

public:

void f {

X<T>::baz; // вызов функции-члена

// базового класса

this->baz; // Альтернативный способ

}

};

Стандартная библиотека С++ в основном отдает предпочтение варианту 2 (например,

ostream_iterator

ищет оператор

operator<<

, a

accumulate

ищет оператор

operator+

в пространстве имен вашего типа). В некоторых местах стандартная библиотека использует также вариант 3 (например,

iterator_traits

char_traits

) в основном потому, что эти классы свойств должны быть специализируемы для встроенных типов.

Заметим, что, к сожалению, стандартная библиотека С++ не всегда четко определяет точки настройки некоторых алгоритмов. Например, она ясно говорит о том, что трехпараметрическая версия

accumulate

должна вызывать пользовательский оператор

operator+

с использованием второго варианта. Однако она не говорит, должен ли алгоритм

sort

вызывать пользовательскую функцию

swap

(обеспечивая таким образом преднамеренную точку настройки с использованием варианта 2), может ли он использовать пользовательскую функцию

swap

, и вызывает

ли он функцию

swap

вообще; на сегодняшний день некоторые реализации

sort

используют пользовательскую функцию

swap

, в то время как другие реализации этого не делают. Важность рассматриваемой рекомендации была осознана совсем недавно, и сейчас комитет по стандартизации исправляет ситуацию, устраняя такие нечеткости из стандарта. Не повторяйте такие ошибки. (См. также рекомендацию 66.)

Ссылки

[Stroustrup00] §8.2, §10.3.2, §11.2.4 • [Sutter00] §31-34 • [Sutter04d]

66. Не специализируйте шаблоны функций

Резюме

При расширении некоторого шаблона функции (включая

std::swap

) избегайте попыток специализации шаблона. Вместо этого используйте перегрузку шаблона функции, которую следует поместить в пространство имен типа(ов), для которых разработана данная перегрузка (см. рекомендацию 57). При написании собственного шаблона функции также избегайте его специализации.

Обсуждение

Шаблоны функций вполне можно перегружать. Разрешение перегрузки рассматривает все первичные шаблоны и работает именно так, как вы и ожидаете, исходя из вашего опыта работы с перегрузкой обычных функций С++: просматриваются все видимые шаблоны и выбирается шаблон с наилучшим соответствием.

К сожалению, в случае специализации шаблона функции все оказывается несколько сложнее по двум основным причинам.

• Специализировать шаблоны функций можно только полностью, но не частично. Код, который выглядит как частичная специализация, на самом деле представляет собой перегрузку.

• Специализации шаблона функции никогда не участвуют в перегрузке. Таким образом, любая написанная вами специализация никак не повлияет на результат разрешения перегрузки и выбор используемого шаблона. Это противоречит интуитивно ожидаемому поведению разрешения перегрузки. Но, в конце концов, если вы напишете нешаблонную функцию с идентичной сигнатурой вместо специализации шаблона функции, то при разрешении перегрузки будет выбрана именно нешаблонная функция, как имеющая преимущество перед шаблоном.

Если вы пишете шаблон функции, то лучше писать его как единый шаблон, который никогда не будет специализирован или перегружен, и реализовывать шаблон функции через шаблон класса. Это и есть тот пресловутый дополнительный уровень косвенности, который позволяет обойти ограничения и миновать "темные углы" шаблонов функций. В этом случае программист, использующий ваш шаблон, сможет частично специализировать шаблон класса. Тем самым решается как проблема по поводу того, что шаблон функции не может быть частично специализирован, так и по поводу того, что специализации шаблона функции не участвуют в перегрузке.

Если вы работаете с каким-то иным старым шаблоном функции, в котором не использована описанная методика (т.е. с шаблоном функции, не реализованном посредством шаблона класса), и хотите написать собственную версию для частного случая, которая должна принимать участие в перегрузке, — делайте ее не специализацией, а обычной нешаблонной функцией (см. также рекомендации 57 и 58).

Примеры

Пример.

std::swap

. Базовый шаблон

swap

обменивает два значения

путем создания копии

temp

значения

, и присваиваний

a = b

b = temp