第四章 非类型模板参数
对于函数模板和类模板，模板参数并不局限于类型，普通值也可以作为模板参数。
当要使用基于值(value)的模板时，就必须显式地指定这些值，才能够对模板进行实例化，并得到最终的代码。
4.1 非类型的类模板参数
现使用一个元素数目固定地数组来实现stack ，这种实现方法的优点是：不论是在亲自管理内存还是用标准容器来管理内存的情况下，都可以避免额外的内存开销。
然而，决定一个栈的大小是很麻烦的事情：
- 如果指定的容器太小，那么栈可能溢出。
- 如果指定的容器太大，那么可能会导致不必要的内存浪费。
一种解决方法就是：根据数据使用情况来指定栈的大小， 此时，可以把数组大小定义为一个模板参数：
#include <stdexcept>
template<typename T, int MAXSIZE>
class Stack{
public:
Stack();
void push(const T&);
void pop();
T top() const;
bool empty() const { return numElems == 0; }
private:
int numElems;
T elems[MAXSIZE];
};
template<typename T, int MAXSIZE>
void Stack::Stack():numElems(0){ /* ... */ }
template<typename T, int MAXSIZE>
void Stack<T, MAXSIZE>::push(const T& elem){
if(numElems == MAXSIZE) throw std::out_of_range("Stack<>::push(): stack is full");
elems[numElems++] = elem;
}
template<typename T, int MAXSIZE>
void Stack<T, MAXSIZE>::pop() const{
if(numElems <= 0) throw std::out_of_range("Stack::pop(): empty stack");
--numElems;
}
template<typename T, int MAXSIZE>
T Stack<T, MAXSIZE>::top() const{
if(numElems <= 0) throw std::out_of_range("Stack::top(): empty stack");
return elems[numElems - 1];
}MAXSIZE是新加入的第二个模板参数，类型为int 。它指定了数组最多可包含的栈元素的个数：
template<typename T, int MAXSIZE>
class Stack{
...
private: T elems[MAXSIZE];
...
};在push()中实现检查该栈是否已经满了：
template<typename T, int MAXSIZE>
void Stack<T, MAXSIZE>::push(){
if(numElems == MAXSIZE) throw std::out_of_range("Stack<>::push(): stack is full");
elems[numElems++] = elem;
}在使用这个类模板之前，需要同时指定元素的类型和个数：
#include <stdexcept>
#include <iostream>
template<typename T, int MAXSIZE>
class Stack{
public:
Stack();
void pop();
void push(const T&);
T top() const;
bool empty() const { return numElems == 0; }
private:
int numElems;
T elems[MAXSIZE];
};
template<typename T, int MAXSIZE>
Stack<T, MAXSIZE>::Stack():numElems(0){ }
template<typename T, int MAXSIZE>
void Stack<T, MAXSIZE>::push(const T& elem){
if(numElems == MAXSIZE) throw std::out_of_range("Stack<>::push(): stack is full");
elems[numElems++] = elem;
}
template<typename T, int MAXSIZE>
void Stack<T, MAXSIZE>::pop(){
if(numElems == 0) throw std::out_of_range("Stack<>::pop(): empty stack");
--numElems;
}
template<typename T, int MAXSIZE>
T Stack<T, MAXSIZE>::top() const{
if(numElems == 0) throw std::out_of_range("Stack<>::top(): empty stack");
return elems[numElems - 1];
}
int main(){
try{
Stack<int, 20> int20Stack;
Stack<int, 40> int40Stack;
Stack<std::string, 40> stringStack;
int20Stack.push(7);
std::cout << int20Stack.top() << '\n';
int20Stack.pop();
stringStack.push("hello");
std::cout << stringStack.top() << '\n';
stringStack.pop();
stringStack.pop();
}catch(const std::exception& ex){
std::cerr << "Exception: " << ex.what() << '\n';
return EXIT_FAILURE;
}
}从上面的代码可以看出，每个实例模板都具有自己的类型，因此 int20Stack 和 int40Stack 属于不同的类型， 而且这两种类型之间也不存在显式或隐式的类型转换，所以它们之间不能相互替换，更不能相互赋值。
同样，也可以为模板参数指定缺省值：
template<
typename T = int,
int MAXSIZE = 100
>
class Stack{
...
};针对上面的例子而言，从优化设计的角度来说，其并不适合使用缺省值， 因为对于一个栈的类型和大小而言，指定的缺省值不一定合适，因此最好亲自显式地指定这两个值。
4.2 非类型的函数模板参数
和类模板参数类似，也可以为函数模板定义非类型参数。
下面的函数模板定义了一组用于增加特定值的函数：
template<
typename T,
int VAL
>
T addValue(const T& x){ return x + VAL; }将函数或者操作用作参数是非常有用的，这种操作在迭代器中经常使用，因为可以自定义迭代器的行为。
例如，借助标准模板库(STL)，可以传递这个函数模板的实例给集合中的每一个元素，让其每个元素都增加一个整数值：
std::transform(source.begin(), // appoint the beginning of target
source.end(), // appoint the end of target
dest.begin(), // appoint the beginning of receiver
addValue<int, 5>); // operation to each element在 std::transform() 中，最后一个实参实例化了函数模板 addValue() ，其作用是让类型为 int 的元素增加5， 源集合 source 中的每一个元素都会调用实例化后的 addValue() 函数，并把调用结果放入目标集合 dest。
然而，实际情况是： addValue(5) 是一个函数模板实例，而函数模板实例通常被看成是用来命名一组重载函数的集合（即使该集合中只有一个函数）， 在现有的 C++ 标准中，重载函数的集合并不能用于模板参数的演绎，因此，必须将这个函数模板的实参强制类型转换为具体的类型：
std::transform(source.begin(),
source.end(),
dest.begin(),
(int(*)(const int&)) addValue<int, 5>);4.3 非类型模板参数的限制
非类型模板参数是有限制的，因为它们通常是常整数(包括枚举值)或者指向外部链接的指针。
浮点数和类对象(class-type)是不允许作为非类型模板参数的：
- 浮点数不能作为非类型模板参数
template<double VAT>
double process(double v) { return v * VAT; }- 类对象不能作为非类型模板参数
template<std::string name>
class MyClass{
};由于字符串文字是内部链接对象（因为两个具有相同名称但处于不同模块的字符串，是两个完全不同的对象），所以不能使用它们来作为模板实参：
template<const char* name>
class MyClass{
};
...
MyClass<"hello"> x;
/* error: valid argument or string here */此外，也不能使用全局指针作为模板参数：
template<const char* name>
class MyClass{
};
...
const char* s = "hello";
MyClass<s> x;
/* s is a pointer to the eternal object */但是，可以这样使用，链接一个外部对象：
template<const char* name>
class MyClass{
};
...
extern const char s[] = "hello"; // extern s
MyClass<s> x;4.4 小结
- 模板可以具有值模板参数，而不仅仅是类型模板参数。
- 对于非类型模板参数，不能使用浮点数、class类型的对象和内部链接对象（例如string）作为实参。
