C++ 中的 typename 及 class 关键字的区别

其实这是一个老掉牙的问题,网络上已有很多辨析。但看下来都有遗漏其中一个区别,所以有了这篇文章。

共同点

如果两个事物没有任何共同点,那么也就没必要讨论他们的区别——因为他们所有的特性都是区别。所以这里我们首先来看一下 typenameclass 关键字的共同点。

在定义类模板或者函数模板时,typenameclass 关键字都可以用于指定模板参数中的类型。也就是说,以下两种用法是完全等价的。这在大多数文章中都有提到。

1
2
template<typename T> /* class or function declaration */;
template<class T> /* class or function declaration */;

关于这个问题,Stan Lippman 曾在其博客中表示,最早 Stroustrup 使用 class 来声明模板参数列表中的类型是为了避免增加不必要的关键字;后来委员会认为这样混用可能造成概念上的混淆才加上了 typename 关键字。

typename 独有的功能

除此之外,typename 还有其独有的功能。

由于 C++ 允许在类内定义类型别名,且其使用方法与通过类型名访问类成员的方法相同。故而,在类定义不可知的时候,编译器无法知晓类似 Type::foo 的写法具体指的是一个类型还是类内成员。

例如在以下代码中,类模板 Bar 的原意是使用类 Foo 实例化,而后引用其中的 bar_type 定义名为 bar 的类内成员。然而,就 T::bar_type 而言,编译器在编译期无法确定它究竟是不是一个类型。此时就需要 typename 关键字来辅助编译器的判断。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
class Foo {
public:
typedef int bar_type;
};

template<typename T>
class Bar {
/* typename */
T::bar_type bar;
};

这在大多数文章中也都有提到。

值得一提的是,在编译期能够判断的情形,例如在上例中直接使用 Foo::bar_type 时,使用冗余的 typename 会报错。

只有少数文章提到了这一点。

class 独有的功能

class 关键字最众所周知的功能是声明或定义一个类。这当然是其相对 typename 的一个独有功能。为了完整性,这里也列出。

除此之外,在模板的使用中,class 关键字也有其特有的功能。而这是绝大多数文章不会提及的。

C++ 的标准模板库中有名为 std::stack 的容器适配器,它能适配许多容器作为底层,实现栈的功能。其声明为

1
2
template <typename T, typename Containter = std::deque<T> >
class stack;

因此,在使用中,我们可以使用 std::stack<int> 来声明一个以 std::deque<int> 保存整型变量的栈;也可以使用 std::stack<int, std::vector<int> > 来声明一个以 std::vector<int> 保存整型变量的栈。

现在的问题是,是否有可能以类似 Stack<int, std::vector> 的形式,来达到同样的目的?

为此,我们需要有类似这样的声明

1
2
3
template <typename T,
template <typename E, typename = std::allocater<E> > class Container = std::deque>
class Stack;

由于 Container 必须是一个容器类模板,所以,如果不适用具体的模板参数实例化,就必须将其声明为一个类模板。故此,Container 之前需要保留标准库中容器类模板的模板参数。注意此处使用了标准库提供的内存分配器。

此处 class 特有的功能,体现在 class Container 之处。此处虽然是在声明 Stack 这个类模板,但是此处的 class 不能替换为 typename;否则编译器会报错。

不过,在 C++17 标准中,此处也允许使用 typename 了。参见此处


您的鼓励是我写作最大的动力

俗话说,投资效率是最好的投资。 如果您感觉我的文章质量不错,读后收获很大,预计能为您提高 10% 的工作效率,不妨小额捐助我一下,让我有动力继续写出更多好文章。


撰写评论

写了这么多年博客,收到的优秀评论少之又少。在这个属于 SNS 的时代也并不缺少向作者反馈的渠道。因此,如果你希望撰写评论,请发邮件至我的邮箱并注明文章标题,我会挑选对读者有价值的评论附加到文章末尾。