在C++中,如果编译器遇到一个名称,它会寻找这个名称代表什么。比如x*y,如果x和y是变量的名称,那么就是乘法。如果x是一个类型的名称,那么就声明了一个指针。

C++是一个context-sensitive的语言 : 必须知道上下文才能知道表达式的意义。那么这个和模板的关系是什么呢?构造一个模板必须知道几个上下文:

  • 模板出现的上下文
  • 模板被实例化的上下文
  • 实例化模板参数的上下文

名称分类

引入两个重要的概念:

  • qualified name : 一个名称所属的作用域被显式的指明,例如::->或者.this->count就是一个qualified name,但count不是,因为它的作用域没有被显示的指明,即使它和this->count是等价的。
  • dependent name:依赖于模板参数。例如:std::vector<T>::iterator. 但假如T是一个已知类型的别名(using T = int),那么就不是dependent name.

名称查找

名称查找有很多细节,这里我们只关注几个主要的点。

ordinary lookup

对于qualified name来说,会有显示指明的作用域。如果作用域是一个类,那么基类也会被考虑在内,但是类的外围作用域不会被考虑:

int x;

class B {
public:
int i;
}; class D : public B {}; void f(D *pd) {
pd->i = 3; // finds B::i
D::x = 2; // ERROR: does not find ::x in the enclosing scope
}

这点很符合直觉。

相反,对于非qualified name来说,会在外围作用域逐层查找(假如在类成员函数中,会先找本类和基类的作用域)。这叫做ordinary lookup :

extern int count;             // #1

int lookup_example(int count) // #2
{
if (count < 0) {
int count = 1; // #3
lookup_example(count); // unqualified count refers to #3
}
return count + ::count; // the first (unqualified) count refers to #2 ;
} // the second (qualified) count refers to #1

这个例子也很符合直觉。

但是下面这个例子就没那么正常:

template<typename T>
T max (T a, T b) {
return b < a ? a : b;
} namespace BigMath {
class BigNumber {
...
}; bool operator < (BigNumber const&, BigNumber const&);
...
} using BigMath::BigNumber; void g (BigNumber const& a, BigNumber const& b) {
...
BigNumber x = ::max(a,b);
...
}

这里的问题是:当调用max时,ordinary lookup不会找到BigNumber的operator <。如果没有一些特殊规则,那么在C++ namespace场景中,会极大的限制模板的适应性。ADL就是这个特殊规则,用来解决此类的问题。

ADL (Argument-Dependent Lookup)

ADL出现在C++98/C++03中,也被叫做Koenig lookup,应用在非qualified name上(下文简称unqualified name)。函数调用表达式中(f(a1, a2, a3, ... ),包含隐式的调用重载operator,例如 << ),ADL应用一系列的规则来查找unqualified function names

ADL会将函数表达式中实参的associated namespacesassociated classes加入到查找范围,这也就是为什么叫Argument-Dependent Lookup. 例如:某一类型是指向class X的指针,那么它的associated namespacesassociated classes会包含X和X所属的任何class和namespace.

对于给定的类型,associated classesassociated namespaces按照一定的规则来定义,大家可以看下官网Argument-dependent lookup,实在有点多,不写在这里了。理解为什么需要ADL、什么时候应用到ADL时,按照对应的场景再去查就行~

额外需要注意的一点是,ADL会忽略using :

#include <iostream>

namespace X {
template <typename T> void f(T);
} namespace N {
using namespace X;
enum E { e1 };
void f(E) { std::cout << "N::f(N::E) called\n"; }
} // namespace N void f(int) { std::cout << "::f(int) called\n"; } int main() {
::f(N::e1); // qualified function name: no ADL
f(N::e1); // ordinary lookup finds ::f() and ADL finds N::f(), the latter is preferred
}

namespace N中的using namespace X会被ADL忽略,所以在main函数中,X::f()不会被考虑。

官网的例子

看下官网的例子帮助理解:

#include <iostream>
int main() {
std::cout << "Test\n"; // There is no operator<< in global namespace, but ADL
// examines std namespace because the left argument is in
// std and finds std::operator<<(std::ostream&, const char*)
operator<<(std::cout, "Test\n"); // same, using function call notation // however,
std::cout << endl; // Error: 'endl' is not declared in this namespace.
// This is not a function call to endl(), so ADL does not apply endl(std::cout); // OK: this is a function call: ADL examines std namespace
// because the argument of endl is in std, and finds std::endl (endl)(std::cout); // Error: 'endl' is not declared in this namespace.
// The sub-expression (endl) is not a function call expression
}

注意最后一点(endl)(std::cout);,如果函数的名字被括号包起来了,那也不会应用ADL。

再来一个:

namespace A {
struct X;
struct Y;
void f(int);
void g(X);
} namespace B {
void f(int i) {
f(i); // calls B::f (endless recursion)
}
void g(A::X x) {
g(x); // Error: ambiguous between B::g (ordinary lookup)
// and A::g (argument-dependent lookup)
}
void h(A::Y y) {
h(y); // calls B::h (endless recursion): ADL examines the A namespace
// but finds no A::h, so only B::h from ordinary lookup is used
}
}

这个比较好理解,不解释了。

ADL的缺点

依赖ADL有可能会导致语义问题,这也是为什么有的时候需要在函数前面加::,或者一般推荐使用xxx::func,而不是using namespace xxx 。因为前者是qualified name,没有ADL的过程。

引用现代C++之ADL中的例子,只看swap就行,类的其他函数可以略过:


#include <iostream> namespace A {
template<typename T>
class smart_ptr {
public:
smart_ptr() noexcept : ptr_(nullptr) { } smart_ptr(const T &ptr) noexcept : ptr_(new T(ptr)) { } smart_ptr(smart_ptr &rhs) noexcept {
ptr_ = rhs.release(); // 释放所有权,此时rhs的ptr_指针为nullptr
} smart_ptr &operator=(smart_ptr rhs) noexcept {
swap(rhs);
return *this;
} void swap(smart_ptr &rhs) noexcept { // noexcept == throw() 保证不抛出异常
using std::swap;
swap(ptr_, rhs.ptr_);
} T *release() noexcept {
T *ptr = ptr_;
ptr_ = nullptr;
return ptr;
} T *get() const noexcept {
return ptr_;
} private:
T *ptr_;
}; // 提供一个非成员swap函数for ADL(Argument Dependent Lookup)
template<typename T>
void swap(A::smart_ptr<T> &lhs, A::smart_ptr<T> &rhs) noexcept {
lhs.swap(rhs);
}
} // 开启这个注释,会引发ADL冲突
//namespace std {
// // 提供一个非成员swap函数for ADL(Argument Dependent Lookup)
// template<typename T>
// void swap(A::smart_ptr<T> &lhs, A::smart_ptr<T> &rhs) noexcept {
// lhs.swap(rhs);
// }
//
//} int main() { using std::swap;
A::smart_ptr<std::string> s1("hello"), s2("world");
// 交换前
std::cout << *s1.get() << " " << *s2.get() << std::endl;
swap(s1, s2); // 这里swap 能够通过Koenig搜索或者说ADL根据s1与s2的命名空间来查找swap函数
// 交换后
std::cout << *s1.get() << " " << *s2.get() << std::endl;
}

(完)

朋友们可以关注下我的公众号,获得最及时的更新:

c++11-17 模板核心知识(十三)—— 名称查找与ADL的更多相关文章

  1. c++11-17 模板核心知识(十四)—— 解析模板之依赖型模板名称(.template/->template/::template)

    tokenization与parsing 解析模板之类型的依赖名称 Dependent Names of Templates Example One Example Two Example Three ...

  2. c++11-17 模板核心知识(十五)—— 解析模板之依赖型类型名称与typename Dependent Names of Types

    模板名称的问题及解决 typename规则 C++20 typename 上篇文章c++11-17 模板核心知识(十四)-- 解析模板之依赖型模板名称 Dependent Names of Templ ...

  3. c++11-17 模板核心知识(十一)—— 编写泛型库需要的基本技术

    Callables 函数对象 Function Objects 处理成员函数及额外的参数 std::invoke<>() 统一包装 泛型库的其他基本技术 Type Traits std:: ...

  4. c++11-17 模板核心知识(十二)—— 模板的模板参数 Template Template Parameters

    概念 举例 模板的模板参数的参数匹配 Template Template Argument Matching 解决办法一 解决办法二 概念 一个模板的参数是模板类型. 举例 在c++11-17 模板核 ...

  5. c++11-17 模板核心知识(二)—— 类模板

    类模板声明.实现与使用 Class Instantiation 使用类模板的部分成员函数 Concept 友元 方式一 方式二 类模板的全特化 类模板的偏特化 多模板参数的偏特化 默认模板参数 Typ ...

  6. c++11-17 模板核心知识(一)—— 函数模板

    1.1 定义函数模板 1.2 使用函数模板 1.3 两阶段翻译 Two-Phase Translation 1.3.1 模板的编译和链接问题 1.4 多模板参数 1.4.1 引入额外模板参数作为返回值 ...

  7. c++11-17 模板核心知识(八)—— enable_if<>与SFINAE

    引子 使用enable_if<>禁用模板 enable_if<>实例 使用Concepts简化enable_if<> SFINAE (Substitution Fa ...

  8. c++11-17 模板核心知识(三)—— 非类型模板参数 Nontype Template Parameters

    类模板的非类型模板参数 函数模板的非类型模板参数 限制 使用auto推断非类型模板参数 模板参数不一定非得是类型,它们还可以是普通的数值.我们仍然使用前面文章的Stack的例子. 类模板的非类型模板参 ...

  9. c++11-17 模板核心知识(五)—— 理解模板参数推导规则

    Case 1 : ParamType是一个指针或者引用,但不是universal reference T& const T& T* Case 2 : ParamType是Univers ...

随机推荐

  1. MarkDown排版、多样的文本框

    <战争与和平>一八一二年,俄.法两国再度交战,安德烈·保尔康斯基在战役中身受重伤,而俄军节节败退,眼见莫斯科将陷于敌人之手了.罗斯托夫将原本用来搬运家产的马车,改去运送伤兵,娜达莎方能于伤 ...

  2. CF1295E Permutation Separation

    线段树 难得把E想出来,写出来,但却没有调出来(再给我5分钟),我的紫名啊,我一场上紫的大好机会啊 首先考虑是否能将$k$在$1$--$n-1$的每一个的最小代价都求出来 因为$k$从$i$到$i-1 ...

  3. yum安装出现被锁定的报错

    问题:在使用#yum install XXX 命令的时候,出现yum.pid 已被锁定的提示,无法进行yum 安装 解决: 使用# rm -f /var/run/yum.pid  命令删除该进程即可

  4. c#练习习题:while循环

    2006年培养学员80000人,每年增长25%,请问按此增长速度,到哪一年培训学员人数将达到20万人? int count = 80000; int year = 2006; while (count ...

  5. Pycharm激活码无偿分享,2020年最新Pycharm永久激活码!

    2020年10月7日08:04:34更新的Pycharm激活码,还热乎着呢,速用~ 如果下边的这个Pycharm激活码过期失效了的话,大家可以关注我的微信公众号:Python联盟,然后回复" ...

  6. [.Net Core 3.0+/.Net 5] System.Text.Json中时间格式化

    简介 .Net Core 3.0开始全新推出了一个名为System.Text.Json的Json解析库,用于序列化和反序列化Json,此库的设计是为了取代Json.Net(Newtonsoft.Jso ...

  7. Java iText+FreeMarker生成PDF(HTML转PDF)

    1.背景 在某些业务场景中,需要提供相关的电子凭证,比如网银/支付宝中转账的电子回单,签约的电子合同等.方便用户查看,下载,打印.目前常用的解决方案是,把相关数据信息,生成对应的pdf文件返回给用户. ...

  8. JS中的Array之方法(1)

    a=[2,4,5,6,7,90]; [1]. a.toString();  // 返回字符串表示的数组,逗号分隔 "2,4,5,6,7,90" [2]. a.join('||'); ...

  9. 【JVM第八篇--垃圾回收】GC和GC算法

    写在前面的话:本文是在观看尚硅谷JVM教程后,整理的学习笔记.其观看地址如下:尚硅谷2020最新版宋红康JVM教程 1.垃圾 1.1.什么是垃圾 垃圾(Garbage)在Java语言中是指在运行程序中 ...

  10. 调度器简介,以及Linux的调度策略(转)

    进程是操作系统虚拟出来的概念,用来组织计算机中的任务.但随着进程被赋予越来越多的任务,进程好像有了真实的生命,它从诞生就随着CPU时间执行,直到最终消失.不过,进程的生命都得到了操作系统内核的关照.就 ...