读书笔记_Effective_C++_条款四十五：运用成员函数模板接受所有兼容类型

比如有一个Base类和一个Derived类，像下面这样：

class BaseClass
{…};

class DerivedClass : public BaseClass
{…};

因为是父类与子类的关系，所以可以这样写：

DerivedClass *d;
BaseClass *b = static_cast< BaseClass *>d; // 用C风格直接是 b = (BaseClass*) d;

我们可以弄一个简易的Shared型智能指针类，如果直接像下面这样写：

template <class T>
class SharedPtr
{
private:
    T* Ptr;
    static size_t Count;

public:
    SharedPtr(T* _ptr)
    {
        Count = 1;
        Ptr = _ptr;
        cout << "Constructor Called Same" << endl;
    }
    ~SharedPtr()
    {
        cout << "Destructor Called" << endl;
        if (--Count == 0)
        {
            cout << "Delete Pointer" << endl;
            delete Ptr;
            Ptr = NULL;
        }
    }

    SharedPtr(const SharedPtr<T>& _Smart)
    {
        cout << "Copy Constructor Called Same" << endl;
        Ptr = _Smart.Ptr;
        ++Count;
    }
};

那么显示编译器不会允许SharedPtr<BaseClass> pb(pd)，因为在编译期替换T时，拷贝构造函数明确了接受类型必须是SharedPtr<BaseClass>，而由SharedPtr<DerivedClass>对象至SharedPtr<BaseClass>的转换并不存在，所以编译器报错。

为了能使这样的转换合法，我们需要在原来的基础上这样写：

class SharedPtr
{
private:
    T* Ptr;
    static size_t Count;

public:
    SharedPtr(T* _ptr)
    {
        Count = 1;
        Ptr = _ptr;
        cout << "Constructor Called Same" << endl;
    }

15     template <class Other>
16     SharedPtr(Other* _ptr)
17     {
18         Count = 1;
19         Ptr = static_cast<T*> (_ptr);
20         cout << "Constructor Called Other" << endl;
21     }

    ~SharedPtr()
    {
        cout << "Destructor Called" << endl;
        if (--Count == 0)
        {
            cout << "Delete Pointer" << endl;
            delete Ptr;
            Ptr = NULL;
        }
    }

    T* GetPointer()
    {
        return Ptr;
    }

    T* GetPointer() const
    {
        return Ptr;
    }

    SharedPtr(const SharedPtr<T>& _Smart)
    {
        cout << "Copy Constructor Called Same" << endl;
        Ptr = _Smart.Ptr;
        ++Count;
    }


52     template <class Other>
53     SharedPtr(const SharedPtr<Other>& _Smart)
54     {
55         cout << "Copy Constructor Called Other" << endl;
56         Ptr = static_cast<T*>(_Smart.GetPointer());
57         ++Count;
58     }
};

注意代码标注为蓝色的部分（即为泛化部分），这里另外声明了一个模板参数Other，它可以与T相同，也可以不同，也就意味着它可以接受任何可以转化成T的类型了，比如父子类。这里还定义了GetPointer的方法，因为拷贝构建中传入的对象不一定是属于同一个类的，所以不能保证可以访问到类的私有成员。Ptr = static_cast<T*>(_Smart.GetPointer())这句话其实就是转换的实质了，只要任何可以转成T*的Other*，都是可以通过编译的，但如果是风马牛不相及的两个类，就不会通过编译。这里有一点要强调一下，我们可以把double转成int（窄化），也可以把int转成double（宽化），但注意double*与int*之间是不能相互转的，如果这样写int *a = (int*) (new double(2))，是不能通过编译的，可以用static_cast转换的类要有继承关系。代码还有赋值运算符也需要提供一个非泛化的版本和泛化的版本，这里简略没有写出。

 

这里还有一个需要注意的地方，在class类声明泛化copy构造函数（member template），并不会阻止编译器生成它们自己的copy构造函数（non-template），换言之，如果程序中只写了泛化的copy构造函数，那么编译器还是会自动生成一个非泛化的版本出来，如果不想要这个缺省版本，那一定不能偷懒，要两个版本的copy构造函数都要写。

 

最后总结一下：

1. 请使用member function templates（成员函数模板）生成“可接受所有兼容类型”的函数；

2. 如果你声明member templates用于“泛化copy构造”或“泛化assignment操作”，你还是需要声明正常的copy构造函数和copy assignment操作符。

 

下面附上微软对shared_ptr类的声明，对比黄色加亮部分，可以看到本条款所说的技术要点。

template<class Ty>
   class shared_ptr {
public:
    typedef Ty element_type;

    shared_ptr();
    shared_ptr(nullptr_t); 
    shared_ptr(const shared_ptr& sp);
    shared_ptr(shared_ptr&& sp);
    template<class Other>
        explicit shared_ptr(Other * ptr);
    template<class Other, class D>
        shared_ptr(Other * ptr, D dtor);
    template<class D>
        shared_ptr(nullptr_t, D dtor);
    template<class Other, class D, class A>
        shared_ptr(Other *ptr, D dtor, A alloc);
    template<class D, class A>
        shared_ptr(nullptr_t, D dtor, A alloc);
    template<class Other>
        shared_ptr(const shared_ptr<Other>& sp);
    template<class Other>
        shared_ptr(const shared_ptr<Other>&& sp);
    template<class Other>
        explicit shared_ptr(const weak_ptr<Other>& wp);
    template<class Other>
        shared_ptr(auto_ptr<Other>& ap);
    template<class Other, class D>
        shared_ptr(unique_ptr<Other, D>&& up);
    template<class Other>
        shared_ptr(const shared_ptr<Other>& sp, Ty *ptr);
    ~shared_ptr();
    shared_ptr& operator=(const shared_ptr& sp);
    template<class Other> 
        shared_ptr& operator=(const shared_ptr<Other>& sp);
    shared_ptr& operator=(shared_ptr&& sp);
    template<class Other> 
        shared_ptr& operator=(shared_ptr<Other>&& sp);
    template<class Other> 
        shared_ptr& operator=(auto_ptr< Other >&& ap);
    template <class Other, class D> 
        shared_ptr& operator=(const unique_ptr< Other, D>& up) = delete;
    template <class Other, class D>
        shared_ptr& operator=(unique_ptr<Other, D>&& up);
    void swap(shared_ptr& sp);
    void reset();
    template<class Other>
        void reset(Other *ptr);
    template<class Other, class D>
        void reset(Other *ptr, D dtor);
    template<class Other, class D, class A>
        void reset(Other *ptr, D dtor, A alloc);
    Ty *get() const;
    Ty& operator*() const;
    Ty *operator->() const;
    long use_count() const;
    bool unique() const;
    operator bool() const;

    template<class Other>
        bool owner_before(shared_ptr<Other> const& ptr) const;
    template<class Other>
        bool owner_before(weak_ptr<Other> const& ptr) const;
    template<class D, class Ty> 
        D* get_deleter(shared_ptr<Ty> const& ptr);
};