如果你用成员函数模板声明了拷贝构造函数和赋值运算符,仍然需要手动编写普通拷贝构造函数和拷贝运算符。 隐式类型转换
智能指针虽然比普通指针提供了更多有用的特性,但也存在一些问题,比如我们有一个类的层级:
class Top{};
class Middle: public Top{};
class Bottom: public Middle{};
普通指针可以做到派生类指针隐式转换为基类指针:
Top *p1 = new Bottom;
const Top *p2 = p1;
但如果是智能指针,比如我们实现了SmartPtr
,我们则需要让下面代码经过编译:
SmartPtr
p1 = SmartPtr
(new Bottom); SmartPtr
p2 = p1;
同一模板的不同实例之间是没有继承关系的,在编译器看来AutoPtr
和AutoPtr
是完全不同的两个类。 所以上述代码直接编译是有问题的。
重载构造函数
为了支持用SmartPtr
初始化SmartPtr
,我们需要重载SmartPtr
的构造函数。 原则上讲,有多少类的层级我们就需要写多少个重载函数。因为类的层级是会扩展的,因此需要重载的函数数目是无穷的。 这时便可以引入成员函数模板了:
template
class SmartPtr{ public: template
SmartPtr(const SmartPtr& other); };
注意该构造函数没有声明为explicit
,是为了与普通指针拥有同样的使用风格。子类的普通指针可以通过隐式类型转换变成基类指针。
接受同一模板的其他实例的构造函数被称为通用构造函数(generalized copy constructor)。
兼容类型检查
事实上,通用构造函数提供了更多的功能。他可以把一个SmartPtr
隐式转换为SmartPtr
,把一个SmartPtr
转换为SmartPtr
。 但普通指针是不允许这些隐式转换的。因此我们需要把它们禁用掉。注意一下通用构造函数的实现方式便可以解决这个问题:
template
class SmartPtr{ public: template
SmartPtr(const SmartPtr& other): ptr(other.get()){}; T* get() const{ return ptr; } private: T *ptr; };
在ptr(other.get())
时编译器会进行类型的兼容性检查,只有当U
可以隐式转换为T
时,SmartPtr
才可以隐式转换为SmartPtr
。 这样就避免了不兼容指针的隐式转换。
其他使用方式
除了隐式类型转换,成员函数模板还有别的用途,例如赋值运算符。。下面是shared_ptr
的部分源码:
template
class shared_ptr{ public: template
explicit shared_ptr(Y *p); template
shared_ptr
const& r>; template
shared_ptr& operator=(shared_ptr
const& r); };
可以看到普通指针Y*
到shared_ptr
声明了explicit
,需要显式的类型转换;而shared_ptr
之间只需要隐式转换。 使用拷贝构造函数模板存在一个问题:编译器是会生成默认的拷贝构造函数?还是会从你的模板实例化一个拷贝构造函数? 即Y == T
场景下的编译器行为。
事实上,成员函数模板不会改变C++的规则。C++规则讲:如果你没有声明拷贝构造函数,那么编译器应该生成一个。 所以Y == T
时拷贝构造函数不会从成员函数模板实例化,而是会自己生成一个。
所以shared_ptr
模板中还是手动声明了拷贝构造函数:
template
class shared_ptr{ public: shared_ptr(shared_ptr const& r); template
shared_ptr(shared_ptr
const& r); shared_ptr& operator=(shared_ptr const& r); template
shared_ptr& operator=(shared_ptr
const& r); };