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Justin 于 2010-05-01
大师的课上到46堂了，今天课前要求复习一下24课的内容。
如果你懒得自己去看，这里大概提一下：24课说的是如果在实际调 用中，某个函数的任何一个参数都有可能是其他类型数据通过“类型转换”转换过来的，这个函数最好是写成非成员函数。（哪 怕回去24节看，扫一遍书上的例子也知道是什么意思了）
现在把24课的内容升级为模板，就有了下面的代码：
template typename T>
class Rational {
public:
Rational(const T& num = 0, const T& denom = 1)
{
_numerator = num;
_denominator = denom;
}
#if OPTION2
friend const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs);
#endif
#if OPTION3
friend const Rational operator * (const Rational& lhs, const Rational& rhs)
{
return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(), lhs.denominator() * rhs.denominator());
}
#endif
const T numerator() const { return _numerator; }
const T denominator() const { return _denominator; }
private:
T _numerator;
T _denominator;
//..
};
#if OPTION1 || OPTION2
template typename T>
const RationalT> operator * (const RationalT>& lhs, const RationalT>& rhs)
{
return RationalT> (lhs.numerator() * rhs.numerator(), lhs.denominator() * rhs.denominator());
}
#endif
int main(void)
{
Rationalint> oneFourth(1, 4);
Rationalint> result;
result = oneFourth *2;
//..
}
当OPTION1为真时，就是item24中的实现方法：用非成员函数来使得所有的参数都可以接受类型转换。
但是编译不能通过。这说明模板C++的世界是不一样的： 对于以上代码的非模板版本，编译器只需要关心哪个函数可以调用就可以了；
而引入模板后， 由于一个模板函数可以有无数个实例，编译器首先要知道的是应该生成哪一个实例，然后才是调用。
OPTION1为真时的代码，这个模板函数在编译时期就会碰到问题：模板参数无法确定。本来说好了接受一个Rational
& 类型参数的，现在(在main()里 的第三行)给我一个int，叫我怎么办？
如果我是编译器的话我会认为这种情况下模板参数T就是int，于是实例化下面的函数
const Rationalint> operator * ( const Rationalint>& lhs, const Rationalint>& rhs );
该函数可以通过隐式类型转换接受int类型的参数，顺利完成任务！
可是，编译器很笨，做不到。
于是可以考虑关掉OPTION1，打开OPTION2：把模板非成员函数当成友元+非成员+模板函数。为什么需要友元呢？
OPTION1失败的原因是编译器无法生成合适的模板函数实例，它认为没有合适的实例可以调用，于是编译失败。
如果模板函数变成友元，编译器首先看到有Rational对象定义出来(main()中第二第三行)，就认为会有一个下面的函数 作为友元：
const Rationalint> operator * ( const Rationalint>& lhs, const Rationalint>& rhs );
当然，它不会在编译阶段去计较是不是真的有这么一个函数实例（友元嘛，就是朋友的东东，朋友说有，我就相信有咯～）
于是，编译通过！
可是编译通过后，链接却出了问题：到链接阶段才发现，这个“朋友”的模板函数根本没有实例可以调用！（还是一样的问题， 没有可以接受int参数的版本。朋友也不可靠啊……）
问题就在类外部的友元模板函数仅仅在类中得到了声明(declaration)而没有被定义(definition)。对于模板函数，使用者既需要声明，又需要定义。(比如说 vector v，事实上已经通过制定模板参数完成了模板函数的定义。)
于是终于到了最后一步：关掉OPTION1, OPTION2，打开OPTION3。
无可奈何中我们把友元函数的定义放到了模板类的定义中，相当于把这个“朋友”拉上了船，只要我被定义了，你就一定会被定义。同甘共苦，才算是真的朋友@#￥%
于是编译通过了，因为编译器看到了如下的函数被声明
const Rationalint> operator * ( const Rationalint>& lhs, const Rationalint>& rhs );
于是链接通过了，因为随着Rational对象的定义，上面的函数也实际被定义了出来，编译器很高兴，结果很完美。
事实上这次的读书笔记记了两次，当我重新看第一次的笔记时竟然不知所云，于是重新看了一次，也修改了第一版的笔记成为 第二版。
看来，模板真的很能搞……