比如有一个Base类和一个Derived类,像下面这样:

 class BaseClass
{…}; class DerivedClass : public BaseClass
{…};

因为是父类与子类的关系,所以可以这样写:

 DerivedClass *d;
BaseClass *b = static_cast< BaseClass *>d; // 用C风格直接是 b = (BaseClass*) d;

我们可以弄一个简易的Shared型智能指针类,如果直接像下面这样写:

 template <class T>
class SharedPtr
{
private:
T* Ptr;
static size_t Count; public:
SharedPtr(T* _ptr)
{
Count = ;
Ptr = _ptr;
cout << "Constructor Called Same" << endl;
}
~SharedPtr()
{
cout << "Destructor Called" << endl;
if (--Count == )
{
cout << "Delete Pointer" << endl;
delete Ptr;
Ptr = NULL;
}
} SharedPtr(const SharedPtr<T>& _Smart)
{
cout << "Copy Constructor Called Same" << endl;
Ptr = _Smart.Ptr;
++Count;
}
};

那么显示编译器不会允许SharedPtr<BaseClass> pb(pd),因为在编译期替换T时,拷贝构造函数明确了接受类型必须是SharedPtr<BaseClass>,而由SharedPtr<DerivedClass>对象至SharedPtr<BaseClass>的转换并不存在,所以编译器报错。

为了能使这样的转换合法,我们需要在原来的基础上这样写:

 class SharedPtr
{
private:
T* Ptr;
static size_t Count; public:
SharedPtr(T* _ptr)
{
Count = ;
Ptr = _ptr;
cout << "Constructor Called Same" << endl;
} 15 template <class Other>
16 SharedPtr(Other* _ptr)
17 {
18 Count = 1;
19 Ptr = static_cast<T*> (_ptr);
20 cout << "Constructor Called Other" << endl;
21 }

~SharedPtr()
{
cout << "Destructor Called" << endl;
if (--Count == )
{
cout << "Delete Pointer" << endl;
delete Ptr;
Ptr = NULL;
}
} T* GetPointer()
{
return Ptr;
} T* GetPointer() const
{
return Ptr;
} SharedPtr(const SharedPtr<T>& _Smart)
{
cout << "Copy Constructor Called Same" << endl;
Ptr = _Smart.Ptr;
++Count;
} 52 template <class Other>
53 SharedPtr(const SharedPtr<Other>& _Smart)
54 {
55 cout << "Copy Constructor Called Other" << endl;
56 Ptr = static_cast<T*>(_Smart.GetPointer());
57 ++Count;
58 }
};

注意代码标注为蓝色的部分(即为泛化部分),这里另外声明了一个模板参数Other,它可以与T相同,也可以不同,也就意味着它可以接受任何可以转化成T的类型了,比如父子类。这里还定义了GetPointer的方法,因为拷贝构建中传入的对象不一定是属于同一个类的,所以不能保证可以访问到类的私有成员。Ptr = static_cast<T*>(_Smart.GetPointer())这句话其实就是转换的实质了,只要任何可以转成T*的Other*,都是可以通过编译的,但如果是风马牛不相及的两个类,就不会通过编译。这里有一点要强调一下,我们可以把double转成int(窄化),也可以把int转成double(宽化),但注意double*与int*之间是不能相互转的,如果这样写int *a = (int*) (new double(2)),是不能通过编译的,可以用static_cast转换的类要有继承关系。代码还有赋值运算符也需要提供一个非泛化的版本和泛化的版本,这里简略没有写出。

这里还有一个需要注意的地方,在class类声明泛化copy构造函数(member template),并不会阻止编译器生成它们自己的copy构造函数(non-template),换言之,如果程序中只写了泛化的copy构造函数,那么编译器还是会自动生成一个非泛化的版本出来,如果不想要这个缺省版本,那一定不能偷懒,要两个版本的copy构造函数都要写。

最后总结一下:

1. 请使用member function templates(成员函数模板)生成“可接受所有兼容类型”的函数;

2. 如果你声明member templates用于“泛化copy构造”或“泛化assignment操作”,你还是需要声明正常的copy构造函数和copy assignment操作符。

下面附上微软对shared_ptr类的声明,对比黄色加亮部分,可以看到本条款所说的技术要点。

 template<class Ty>
class shared_ptr {
public:
typedef Ty element_type; shared_ptr();
shared_ptr(nullptr_t);
shared_ptr(const shared_ptr& sp);
shared_ptr(shared_ptr&& sp);
template<class Other>
explicit shared_ptr(Other * ptr);
template<class Other, class D>
shared_ptr(Other * ptr, D dtor);
template<class D>
shared_ptr(nullptr_t, D dtor);
template<class Other, class D, class A>
shared_ptr(Other *ptr, D dtor, A alloc);
template<class D, class A>
shared_ptr(nullptr_t, D dtor, A alloc);
template<class Other>
shared_ptr(const shared_ptr<Other>& sp);
template<class Other>
shared_ptr(const shared_ptr<Other>&& sp);
template<class Other>
explicit shared_ptr(const weak_ptr<Other>& wp);
template<class Other>
shared_ptr(auto_ptr<Other>& ap);
template<class Other, class D>
shared_ptr(unique_ptr<Other, D>&& up);
template<class Other>
shared_ptr(const shared_ptr<Other>& sp, Ty *ptr);
~shared_ptr();
shared_ptr& operator=(const shared_ptr& sp);
template<class Other>
shared_ptr& operator=(const shared_ptr<Other>& sp);
shared_ptr& operator=(shared_ptr&& sp);
template<class Other>
shared_ptr& operator=(shared_ptr<Other>&& sp);
template<class Other>
shared_ptr& operator=(auto_ptr< Other >&& ap);
template <class Other, class D>
shared_ptr& operator=(const unique_ptr< Other, D>& up) = delete;
template <class Other, class D>
shared_ptr& operator=(unique_ptr<Other, D>&& up);
void swap(shared_ptr& sp);
void reset();
template<class Other>
void reset(Other *ptr);
template<class Other, class D>
void reset(Other *ptr, D dtor);
template<class Other, class D, class A>
void reset(Other *ptr, D dtor, A alloc);
Ty *get() const;
Ty& operator*() const;
Ty *operator->() const;
long use_count() const;
bool unique() const;
operator bool() const; template<class Other>
bool owner_before(shared_ptr<Other> const& ptr) const;
template<class Other>
bool owner_before(weak_ptr<Other> const& ptr) const;
template<class D, class Ty>
D* get_deleter(shared_ptr<Ty> const& ptr);
};

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