Стандарты программирования на С++. 101 правило и рекомендация

template<typename T>
void Samplе3(T t) {
 S3Traits<T>::foo(t); // S3Traits<>::foo -
 // точка настройки
 typename S3Traits<T>::value_type x; // Другой пример -
} // точка настройки для поиска типа (обычно
 // создается посредством typedef)

В этом варианте пользователь пишет адаптер, который гарантирует изолированность кода настройки для данной библиотеки в пределах этой библиотеки. Соответствующий недостаток заключается в том, что это может оказаться слишком громоздким решением; если несколько библиотек шаблонов требуют одну и ту же общую функциональность, пользователь должен будет писать несколько адаптеров, по одному для каждой библиотеки.

Для реализации этой версии автор Samplе3 должен выполнить следующие действия.

• Предоставить шаблон класса по умолчанию в собственном пространстве имен шаблона. Не используйте шаблоны функций, которые нельзя частично специализировать и которые приводят к перегрузкам и зависимостям от порядка (см. также рекомендацию 66).

• Документировать точку настройки. Пользователь должен специализировать S3Traits для своего собственного типа в пространстве имен библиотеки шаблонов, и документировать все члены S3Traits (например, foo) и их семантику.

При использовании любого из перечисленных вариантов следует также четко документировать семантику, требуемую от foo, в особенности все существенные действия (постусловия), которые должна гарантировать эта функция, и семантику сбоев (что именно происходит при сбое и каким образом должно осуществляться оповещение об ошибках).

Если точка настройки должна действовать и для встроенных типов, используйте варианты 2 и 3.

Варианты 1 и 2 следует предпочесть для тех общих операций, которые являются предоставляемыми типом сервисами. Для принятия данного решения попробуйте ответить на следующие вопросы: могут ли другие библиотеки шаблонов использовать данную возможность? является ли рассматриваемая семантика приемлемой для данного имени в общем случае? Если вы положительно ответили на эти вопросы, то, вероятно, вам действительно следует предпочесть один из этих вариантов.

Вариант 3 лучше использовать для менее общих операций, смысл которых может варьироваться. В таком случае в другом пространстве имен без каких-либо коллизий вы сможете придать тому же имени иной смысл.

Шаблон, в котором имеется несколько точек настройки, для каждой из них может выбрать свою стратегию, в наибольшей мере приемлемую в данном месте. Главное, что вы должны осознанно, с пониманием выбирать стратегию для каждой точки настройки, документировать требования к настройке (включая ожидаемые постусловия и семантику ошибок) и корректно реализовать выбранную вами стратегию.

Для того чтобы избежать непреднамеренных точек настройки, следует придерживаться следующих правил.

• Размещайте все используемые вашим шаблоном вспомогательные функции в их собственном вложенном пространстве имен, и вызывайте их посредством полностью квалифицированных имен для запрета ADL. Если вы вызываете вашу вспомогательную функцию и передаете ей объект типа параметра шаблона, и этот вызов не должен быть точкой настройки (т.е. вы всегда намерены вызывать вашу вспомогательную функцию, а не некоторую иную), то лучше поместить эту вспомогательную функцию во вложенное пространство имен и явно запретить ADL, полностью квалифицировав имя вызываемой функции или взяв его в скобки:

template<typename T>
void Samplе4(T t) {
 S4Helpers::bar(t); // Запрет ADL: bar не является
 // точкой настройки
 (bar)(t); // Альтернативный способ
}

• Избегайте зависимости от зависимых имен. Говоря неформально, зависимое имя — это имя, которое каким-то образом упоминает параметр шаблона. Многие компиляторы не поддерживают "двухфазный поиск" для зависимых имен из стандарта С++, а это означает, что код шаблона, использующий зависимые имена, будет вести себя по-разному на разных компиляторах, если только не принять меры для полной определенности при использовании зависимых имен. В частности, особого внимания требует наличие зависимых базовых классов, когда шаблон класса наследуется от одного из параметров этого шаблона (например, T в случае template<typename T>class С:T{};) или от типа, который построен с использованием одного из параметров шаблона (например, X<T> в случае template<typename T>class C:X<T>{};).

Коротко говоря, при обращении к любому члену зависимого базового класса необходимо всегда явно квалифицировать имя с использованием имени базового класса или при помощи this->. Этот способ можно рассматривать просто как некую магию, которая заставляет все компиляторы делать именно то, что вы от них хотите.

template<typename T>
class С : X<T> {
 typename X<T>::SomeType s; // Использование вложенного
 // типа (или синонима
 // typedef) из базового
 // класса
public:
 void f {
 X<T>::baz; // вызов функции-члена
 // базового класса
 this->baz; // Альтернативный способ
 }
};

Стандартная библиотека С++ в основном отдает предпочтение варианту 2 (например, ostream_iterator ищет оператор operator<<, a accumulate ищет оператор operator+ в пространстве имен вашего типа). В некоторых местах стандартная библиотека использует также вариант 3 (например, iterator_traits, char_traits) в основном потому, что эти классы свойств должны быть специализируемы для встроенных типов.

Заметим, что, к сожалению, стандартная библиотека С++ не всегда четко определяет точки настройки некоторых алгоритмов. Например, она ясно говорит о том, что трехпараметрическая версия accumulate должна вызывать пользовательский оператор operator+ с использованием второго варианта. Однако она не говорит, должен ли алгоритм sort вызывать пользовательскую функцию swap (обеспечивая таким образом преднамеренную точку настройки с использованием варианта 2), может ли он использовать пользовательскую функцию swap, и вызывает ли он функцию swap вообще; на сегодняшний день некоторые реализации sort используют пользовательскую функцию swap, в то время как другие реализации этого не делают. Важность рассматриваемой рекомендации была осознана совсем недавно, и сейчас комитет по стандартизации исправляет ситуацию, устраняя такие нечеткости из стандарта. Не повторяйте такие ошибки. (См. также рекомендацию 66.)

Ссылки

[Stroustrup00] §8.2, §10.3.2, §11.2.4 • [Sutter00] §31-34 • [Sutter04d]

66. Не специализируйте шаблоны функций

Резюме

При расширении некоторого шаблона функции (включая std::swap) избегайте попыток специализации шаблона. Вместо этого используйте перегрузку шаблона функции, которую следует поместить в пространство имен типа(ов), для которых разработана данная перегрузка (см. рекомендацию 57). При написании собственного шаблона функции также избегайте его специализации.