條款 44：將與參數(shù)無關(guān)的代碼抽離模板

模板可以節(jié)省時(shí)間和避免代碼重復(fù)，編譯器會為填入的每個(gè)不同模板參數(shù)具現(xiàn)化出一份對應(yīng)的代碼，但長此以外，可能會造成代碼膨脹（code bloat），生成浮夸的二進(jìn)制目標(biāo)碼。

基于共性和變性分析（commonality and variability analysis）?的方法，我們需要分析模板中重復(fù)使用的部分，將其抽離出模板，以減輕模板具現(xiàn)化帶來的代碼量。

• 因非類型模板參數(shù)而造成的代碼膨脹，往往可以消除，做法是以函數(shù)參數(shù)或類成員變量替換模板參數(shù)。
• 因類型模板參數(shù)而造成的代碼膨脹，往往可以降低，做法是讓帶有完全相同二進(jìn)制表述的具現(xiàn)類型共享實(shí)現(xiàn)代碼。

參考以下矩陣類的例子：

template<typename T, std::size_t n>
class SquareMatrix {
public:void Invert();...
private:std::array<T, n * n> data;
};

修改為：

template<typename T>
class SquareMatrixBase {
protected:void Invert(std::size_t matrixSize);...
private:std::array<T, n * n> data;
};template<typename T, std::size_t n>
class SquareMatrix : private SquareMatrixBase<T> {  // private 繼承實(shí)現(xiàn)，見條款 39using SquareMatrixBase<T>::Invert;              // 避免掩蓋基類函數(shù)，見條款 33public:void Invert() { this->Invert(n); }              // 調(diào)用模板基類函數(shù)，見條款 43...
};

Invert并不是我們唯一要使用的矩陣操作函數(shù)，而且每次都往基類傳遞矩陣尺寸顯得太過繁瑣，我們可以考慮將數(shù)據(jù)放在派生類中，在基類中儲存指針和矩陣尺寸。修改代碼如下：

template<typename T>
class SquareMatrixBase {
protected:SquareMatrixBase(std::size_t n, T* pMem): size(n), pData(pMem) {}void SetDataPtr(T* ptr) { pData = ptr; }...
private:std::size_t size;T* pData;
};template<typename T, std::size_t n>
class SquareMatrix : private SquareMatrixBase<T> {
public:SquareMatrix() : SquareMatrixBase<T>(n, data.data()) {}...
private:std::array<T, n * n> data;
};

然而這種做法并非永遠(yuǎn)能取得優(yōu)勢，硬是綁著矩陣尺寸的那個(gè)版本，有可能生成比共享版本更佳的代碼。例如在尺寸專屬版中，尺寸是個(gè)編譯期常量，因此可以在編譯期藉由常量的廣傳達(dá)到最優(yōu)化；而在共享版本中，不同大小的矩陣只擁有單一版本的函數(shù)，可減少可執(zhí)行文件大小，也就因此降低程序的 working set（在“虛內(nèi)存環(huán)境”下執(zhí)行的進(jìn)程所使用的一組內(nèi)存頁），并強(qiáng)化指令高速緩存區(qū)內(nèi)的引用集中化（locality of reference），這些都可能使程序執(zhí)行得更快速。究竟哪個(gè)版本更佳，只能經(jīng)由具體的測試后決定。

同樣地，上面的代碼也使用到了犧牲封裝性的protected，可能會導(dǎo)致資源管理上的混亂和復(fù)雜，考慮到這些，也許一點(diǎn)點(diǎn)模板代碼的重復(fù)并非不可接受。

條款 45：運(yùn)用成員函數(shù)模板接受所有兼容類型

C++ 視模板類的不同具現(xiàn)體為完全不同的的類型（如果用帶有base-derived關(guān)系的B、D分別具現(xiàn)化同一個(gè)template，產(chǎn)生出來的兩個(gè)具現(xiàn)體并不帶有base-derived關(guān)系），但在泛型編程中，我們可能需要一個(gè)模板類的不同具現(xiàn)體能夠相互類型轉(zhuǎn)換。

考慮設(shè)計(jì)一個(gè)智能指針類，而智能指針需要支持不同類型指針之間的隱式轉(zhuǎn)換（如果可以的話），以及普通指針到智能指針的顯式轉(zhuǎn)換。很顯然，我們需要的是模板拷貝構(gòu)造函數(shù)（成員函數(shù)模板）：

template<typename T>
class SmartPtr {
public:template<typename U>SmartPtr(const SmartPtr<U>& other): heldPtr(other.get()) { ... }template<typename U>explicit SmartPtr(U* p): heldPtr(p) { ... }T* get() const { return heldPtr; }...
private:T* heldPtr;
};

使用get獲取原始指針，并將在原始指針之間進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換本身提供了一種保障，如果原始指針之間不能隱式轉(zhuǎn)換，那么其對應(yīng)的智能指針之間的隱式轉(zhuǎn)換會造成編譯錯(cuò)誤。

智能指針中的shared_ptr支持所有“兼容的內(nèi)置指針、shared_ptr、auto_ptr和weak_ptr”的構(gòu)造方法；以及上述除weak_ptr外的其它的賦值操作。（auto_ptr未被聲明為const，是因?yàn)楫?dāng)你復(fù)制一個(gè)auto_ptr時(shí)，它其實(shí)被改動了）

template<class T>
class shared_ptr
{
public:template<class Y>explicit shared_ptr(Y* p);template<class Y>shared_ptr(shared_ptr<Y> const& r);template<class Y>explicit shared_ptr(weak_ptr<Y> const& r);template<class Y>explicit shared_ptr(auto_ptr<Y> & r);template<class Y>shared_ptr& operator=(shared_ptr<Y> const& r);template<class Y>shared_ptr& operator=(auto<Y> & r);
}

模板構(gòu)造函數(shù)并不會阻止編譯器暗自生成默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)，所以如果你想要控制拷貝構(gòu)造的方方面面，你必須同時(shí)聲明泛化拷貝構(gòu)造函數(shù)和普通拷貝構(gòu)造函數(shù)，相同規(guī)則也適用于賦值運(yùn)算符：

template<typename T>
class shared_ptr {
public:shared_ptr(shared_ptr const& r);                // 拷貝構(gòu)造函數(shù)template<typename Y>shared_ptr(shared_ptr<Y> const& r);             // 泛化拷貝構(gòu)造函數(shù)shared_ptr& operator=(shared_ptr const& r);     // 拷貝賦值運(yùn)算符template<typename Y>shared_ptr& operator=(shared_ptr<Y> const& r);  // 泛化拷貝賦值運(yùn)算符...
};