如何编写一个C++模板，可以接受任何类和类模板？

Question

请注意：这个问题看起来比实际情况要更加显而易见。

我想写一个模板，它可以接受任何具体类或模板类作为模板参数。这可能看起来毫无意义，因为不知道传入的T是否被模板化，你将不知道如何使用它。我之所以想要这样做，是为了声明一个没有定义的通用模板，然后让用户对其进行专门化。因为用户正在对其进行专门化，他们总是知道处理的类型。但是，在未声明模板之前，用户无法对其进行专门化。

你可以这样做：

template<class T>
class myclass;

但是，如果您传递一个模板T，例如 myclass<std::vector>，这种方法将无法工作。因此我们尝试使用以下代码：

template<class T>
class myclass;

template<template<class> T>
class myclass;

这可能是正确的解决方案，但原来的代码无法运行，因为类模板不能重载。我们需要将其转换为函数模板，函数模板可以实现重载：

template<class T>
void myfunc();

template<template<class> T>
void myfunc();

太好了，我们完成了吗？但是，给模板模板参数传递的参数数量可能不同，因此我们也需要考虑这一点。

template<class T>
void myfunc();

template<template<class> T>
void myfunc();

template<template<class, class> T>
void myfunc();

template<template<class, class, class> T>
void myfunc();

// etc.

虽然不太美观，但是Boost Preprocessor库可以为我们生成此代码（在C++0x中将添加对可变参数模板的支持，因此这种丑陋只是暂时的）。但是我们仍然忘记了一种情况！如果T的某个参数不是类而是常量整数，该怎么办呢？让我们尝试支持它：

template<class T>
void myfunc();

template<template<class> T>
void myfunc();

template<template<class, class> T>
void myfunc();

template<template<class, class, class> T>
void myfunc();

// etc.

template<template<class> T>
void myfunc();

template<template<class, int> T>
void myfunc();

template<template<int, class> T>
void myfunc();

template<template<int, class, class> T>
void myfunc();

template<template<class, int, class> T>
void myfunc();

template<template<class, class, int> T>
void myfunc();

// etc.

哦哦。鉴于任何常量类型都可以传递到模板中，以任意数量混合类参数，会导致KABLOOEY组合爆炸。为了使事情更加困难，如果T的任何参数本身是模板呢？

- Joseph Garvin

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我会重新开始并清晰地定义需求。你想要达到什么目的？混合模板和类是否有意义（请注意，std::vector<int>是一个类，不是模板）？你真正想解决什么问题？ - David Rodríguez - dribeas

Answer 1

boost::mpl类库做了类似于这样的事情（这是他们绑定参数的想法）。然而，要使其正常工作，您需要做出许多假设，例如使用;。

template <class T> foo { }; typedef foo< int_<4> > my_foo_4;

替代

template <int T> foo { }; typedef foo<4> my_foo_4;

不需要为所有int、char、bool等组合提供重载。

我认为没有比boost::mpl方法更有效的了，一般来说，任何方法都会遇到很多问题；类模板不是一种类型，不能真正地嵌入到类型系统中（boost::mpl将其视为创建新类型的函数；更通用地说，它用于创建“元函数”）。我甚至不确定可变参数模板是否会影响模板模板参数（虽然这是一个有趣的问题）。

- Todd Gardner

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托德，他们会的。在C++1x中，你能够做到模板<typename>结构Take；模板<template<typename...> class T>结构Take<T<stuff>>{}; 你也可以接受任何类型并从它们的参数中获取template<template<typename...> class T, typename... Ts>结构Take<T<Ts...>>{...}; - Johannes Schaub - litb

使用int_<4>是我曾经想过的一个主意，但我害怕走这条路 ;) 我必须为模板模板参数做同样的事情，并将参数插入其中，这已经超出了我能轻松想象的范围。我想我只需要尝试一下，看看会发生什么。 - Joseph Garvin

MPL 允许使用 lambda 表达式轻松实现：将 vector<_1> 作为类型传递，然后使用 typename mpl::apply<T, U>::type（其中 T 是模板参数），即可获得 vector<U>。 - Johannes Schaub - litb

Answer 2

解决方案是：使用函数重载而不是模板特化！编译时间将更好，限制消失...

请记住，任何模板都被认为在最接近的全局作用域中实例化，随后在使用后。这意味着这将起作用：

template <class T>
int f(const T& t)
{
  return g(t);
} 

int g(int a)
{
  return a+1;
}

int main()
{
   return f(5);
}

正如你所看到的，即使在函数g定义在f之后，它仍然可以工作。这意味着只要用户在使用模板之前定义了该函数，您就可以定义任何想要使用该函数的模板，C++会找到它。

还要记住，函数不存在模板特化！如果存在许多具有相同名称的函数，则C++始终期望重载，而不是模板特化。

简而言之，最好的解决方案是：只需像存在一样使用该函数，并期望用户在使用模板之前定义该函数。

- PierreBdR

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问题已经使用了重载 - 答案没有回答问题。据我理解，他想要能够调用 f<vector>(), f<int>(), fboost::bind() 等等。 - James Hopkin

我不同意...他想为用户定义一个模板以便专门化它。然后，OP建议预定义函数模板。但是你不能专门化函数模板。此外，如果OP想要定义这个函数，那么这就是为了在他的代码中使用它。否则，OP应该提供更多关于如何使用该函数的细节。 - PierreBdR

Answer 3

template <class T> class myclass;

template <> class myclass<int>{};
template <> class myclass<std::vector<int>>{};
template <> class myclass<std::vector<std::vector<int> > >{};

这是你想要的吗？

- Dolphin

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不行。我想要能够在std::vector上专门化myclass，而不必实际给出std::vector的类型。你需要使用模板模板参数来实现这一点。 - Joseph Garvin