Внутри шаблона класса имя шаблона можно использовать как сокращенное обозначение шаблона вместе с параметрами, поэтому внутри Ratonal<T> разрешается писать просто Rational вместо Ratonal<T>. В данном примере это экономит лишь несколько символов, но когда есть несколько параметров с длинными именами, это помогает уменьшить размер исходного кода и одновременно сделать его яснее. Я вспомнил об этом, потому что operator* объявлен как принимающий и возвращающий Rational вместо Rational<T>. Также корректно было бы объявить operator* следующим образом:
template <typename T>
class Rational {
public:
...
friend
const Rational<T> operator*(const Rational<T>& lhs,
const Rational<T>& rhs);
...
};
Однако проще (и часто так и делается) использовать сокращенную форму.
Теперь вернемся к проблеме компоновки. Код, содержащий вызов с параметрами различных типов, компилируется, потому что компилятор знает, что мы хотим вызвать вполне определенную функцию (operator*, принимающую параметры типа Rational<int> и Rational<int>), но эта функция только
Простейший способ исправить ситуацию – объединить тело operator* с его объявлением:
template <typename T>
class Rational {
public:
...
friend Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)
{
return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(), // та же
lhs.denominator () * rhs.denominator()); // реализация,
} // что и
// в правиле 24
};
Наконец-то все работает как нужно: вызовы operator* с параметрами смешанных типов компилируются, компонуются и запускаются. Ура!
Интересное наблюдение, касающееся этой техники: использование отношения дружественности никак не связано с желанием получить доступ к закрытой части класса. Чтобы сделать возможными преобразования типа для всех аргументов, нам нужна функция, не являющаяся членом (см. правило 24); а для того чтобы получить автоматическую конкретизацию правильной функции, нам нужно объявить ее внутри класса. Единственный способ объявить свободную функцию внутри класса – сделать ее другом (friend). Что мы и делаем. Необычно? Да. Эффективно? Вне всяких сомнений.
Как объясняется в правиле 30, функции, определенные внутри класса, неявно объявляются встроенными; это касается и функций-друзей, подобных нашей operator*. Вы можете минимизировать эффект от неявного встраивания, сделав так, чтобы operator* не делала ничего, помимо вызова вспомогательной функции, определенной вне класса. В данном случае в этом нет особой необходимости, потому что функция operator* и так состоит всего из одной строки, но для более сложных функций с телом это может оказаться желательным. Поэтому стоит иметь в виду идиому «иметь друга, вызывающего вспомогательную функцию».
Тот факт, что Rational – это шаблонный класс, означает, что вспомогательная функция обычно также будет шаблоном, поэтому код в заголовочном файле, определяющем Rational, обычно выглядит примерно так:
template <typename T> class Ratonal; // объявление
// шаблона Rational
template <typename T> // объявление
const Rational<T> doMultiply(const Rational<T>& lhs, // шаблона
const Rational<T>& rhs); // вспомогательной
// функции
template <typename T>
class Rational {
public:
...
friend
const Rational operator*( const Rational& lhs,
const Rational& rhs) // друг объявляет
{ return doMultiply(lhs, rhs};} // вспомогательную
... // функцию
};
Многие компиляторы требуют, чтобы все определения шаблонов находились в заголовочных файлах, поэтому может понадобиться определить в заголовке еще и функцию doMultiply. Как объясняется в правиле 30, такие шаблоны не обязаны быть встроенными. Вот как это может выглядеть:
template <typename T> // определение шаблона
const Rational<T> doMultiply( const Rational<T>& lhs, // вспомогательной
const Rational<T>& rhs) // функции
{ // в заголовочном файле
return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(), // при необходимости
lhs.denominator () * rhs.denominator());
}
Конечно, будучи шаблоном, doMultiply не поддерживает умножения значений разного типа, но ей это и не нужно. Она вызывается только из operator*, который обеспечивает поддержку параметров смешанного типа! По существу,
• Когда вы пишете шаблон класса, в котором есть функции, нуждающиеся в неявных преобразованиях типа для всех параметров, определяйте такие функции как друзей внутри шаблона класса.
Правило 47: Используйте классы-характеристики для предоставления информации о типах
В основном библиотека STL содержит шаблоны контейнеров, итераторов и алгоритмов, но есть в ней и некоторые служебные шаблоны. Один из них называется advance. Шаблон advance перемещает указанный итератор на заданное расстояние:
template <typename T, typename DistT> // перемещает итератор iter
void advance(Iter T& iter, DistT d); // на d элементов вперед
