C++——模板详解（下篇）

时间：2024-07-05 21:47:54

一、非类型模板参数

模板参数分为类型形参与非类型形参。

类型形参即：出现在模板参数列表中，跟在class或者typename之后的参数类型名称。

非类型形参，就是用一个常量作为类（函数）模板的一个参数，在类（函数）模板中可将该参数当成常量来使用。

namespace H
{
    // 定义一个模板类型的静态数组
    template<class T, size_t N = 10>
    class array
    {
    public:
        T& operator[](size_t index){return _array[index];}
        const T& operator[](size_t index)const{return _array[index];}
 
        size_t size()const{return _size;}
        bool empty()const{return 0 == _size;}
 
    private:
        T _array[N];
        size_t _size;
    }；
}

注意：

1、浮点数、类对象以及字符串是不允许作为非类型模板参数的

2、非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果

二、模板的特化

2.1 概念

通常情况下，使用模板可以实现一些与类型无关的代码，但对于一些特殊类型的可能会得到一些错误的结果，需要特殊处理，比如：实现一个专门用来进行小于比较的函数模板

template<class T>
bool Less(T left, T right)
{
	return left < right;
}

int main()
{
	cout << Less(1, 2) << endl; // 可以比较且结果正确
	
	Date d1(2001, 01, 01);
	Date d2(2001, 01, 02);
	cout << Less(d1, d2) << endl; // 可以比较且结果正确

	Date* p1 = &d1;
	Date* p2 = &d2;
	cout << Less(p1, p2) << endl; // 可以比较但结果错误

	return 0;
}

可以看到，Less绝多数情况下都可以正常比较，但是在特殊情况下就会得到错误的结果。

此时，就需要对模板进行特化，即：在原模板类的基础上，针对特殊类型所进行的特殊化的实现方式。模板特化中分为函数模板特化和类模板特化。

2.2 函数模板特化

函数模板的特化步骤：

  1. 必须要先有一个基础的函数模板
  2. 关键字template后面接一对空的尖括号<>
  3. 函数名后跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型
  4. 函数形参表：必须要和模板函数的基础参数类型完全相同，如果不同编译器可能会报一些奇怪的错误
// 函数模板 —— 参数匹配
template<class T>
bool Less(T left, T right)
{
	return left < right;
}

// 对Less函数模板进行特化
template<>
bool Less<Date*>(Date* left, Date* right)
{
	return left < right;
}

int main()
{
	cout << Less(1, 2) << endl; 

	Date d1(2001, 01, 01);
	Date d2(2001, 01, 02);
	cout << Less(d1, d2) << endl; 

	Date* p1 = &d1;
	Date* p2 = &d2;
	cout << Less(p1, p2) << endl; 

	return 0;
}

注意：一般情况下如果函数模板遇到不能处理或者处理有误的类型，为了实现简单都是将该函数直接给出。

2.3 类模板特化

2.3.1 全特化

全特化即是将模板参数列表中所有的参数都特殊化。

template<class T1,class T2>
class Date
{
public:
	Date()
	{
		cout << "Date<T1,T2>" << endl;
	}
private:
	T1 _d1;
	T2 _d2;
};

template<>
class Date<int,char>
{
public:
	Date()
	{
		cout << "Date<int,char>" << endl;
	}
private:
	int _d1;
	char _d2;
};

void Test()
{
	Date<int, int> d1;
	Date<int, char> d2;
}

2.3.2 偏特化

偏特化是任何针对模板参数进一步条件限制设计的特化版本

偏特化有以下两种表现方式：

  • 部分特化：将模板参数表中的一部分参数特化
// 将第二个参数特化为int
template <class T1>
class Data<T1, int>
{
public:
    Data() 
    {
        cout<<"Data<T1, int>" <<endl;
    }
private:
    T1 _d1;
    int _d2;
};
  • 参数进一步限制。偏特化并不仅仅是指特化部分参数，而是针对模板参数更进一步的条件限制所设计出来的一个特化版本
template <typename T1, typename T2>
class Data<T1*, T2*>
{
public:
	Data() { cout << "Data<T1*, T2*>" << endl; }

private:
	T1 _d1;
	T2 _d2;
};

//两个参数偏特化为引用类型
template <typename T1, typename T2>
class Data<T1&, T2&>
{
public:
	Data(const T1& d1, const T2& d2)
		: _d1(d1)
		, _d2(d2)
	{
		cout << "Data<T1&, T2&>" << endl;
	}

private:
	const T1& _d1;
	const T2& _d2;
};

三、模板总结

【优点】

  1. 模板复用了代码，节省资源，更快的迭代开发，C++的标准模板库(STL)因此而产生
  2. 增强了代码的灵活性

【缺点】

  1. 模板会导致代码膨胀问题，也会导致编译时间变长
  2. 出现模板编译错误时，错误信息非常凌乱，不易定位错误

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