【C++】模板补充

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孤寂大仙_v 2024-11-21 08:43:40 ©著作权

文章标签 类型形参 c++ 函数模板 文章分类 C/C++ 后端开发 yyds干货盘点

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一、非类型模板参数

模板参数分类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之类的参数类型名称。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 bite
 {
 // 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;
 }；
}

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

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：实现了一个专门用来进行小于比较的函数模板

// 函数模板 -- 参数匹配
template<class T>
 bool Less(T left, T right)
 {
 	return left < right;
 }
 int main()
 {
 	cout << Less(1, 2) << endl;   // 可以比较，结果正确
 	Date d1(2022, 7, 7);
 	Date d2(2022, 7, 8);
 	cout << Less(d1, d2) << endl;  // 可以比较，结果正确
 	Date* p1 = &d1;
 	Date* p2 = &d2;
 	cout << Less(p1, p2) << endl;  // 可以比较，结果错误
 	
	return 0;
}

可以看到，Less绝对多数情况下都可以正常比较，但是在特殊场景下就得到错误的结果。上述示例中，p1指向的d1显然小于p2指向的d2对象，但是Less内部并没有比较p1和p2指向的对象内容，而比较的是p1和p2指针的地址，这就无法达到预期而错误。

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特殊化的实现方式。模板特化中分为函数模板特化与类模板特化。

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(2022, 7, 7);
 	Date d2(2022, 7, 8);
	cout << Less(d1, d2) << endl;
 	Date* p1 = &d1;
 	Date* p2 = &d2;
 	cout << Less(p1, p2) << endl;  // 调用特化之后的版本，而不走模板生成了
 	
	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，为了实现简单通常都是将该函数直接给出。

bool Less(Date* left, Date* right)
 {
 	return *left < *right;
 }

该种实现简单明了，代码的可读性高，容易书写，因为对于一些参数类型复杂的函数模板，特化时特别给出，因此函数模板不建议特化。

类模板特化

全特化 全特化即是将模板参数列表中所有的参数都确定化。

template<class T1, class T2> 
class Data
 {
 public:
 	Data() {cout<<"Data<T1, T2>" <<endl;}
 private:
 	T1 _d1;
 	T2 _d2;
 };
 template<> 
class Data<int, char>
 {
 public:
 	Data() {cout<<"Data<int, char>" <<endl;}
 private:
 	int _d1;
 	char _d2;
 };
 void TestVector()
 {
 	Data<int, int> d1;
 	Data<int, char> d2;
 }

偏特化

偏特化：任何针对模版参数进一步进行条件限制设计的特化版本。比如对于以下模板类：

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

偏特化有两种表现形式： 部分特化 将模板参数类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;
 };

参数更进一步的限制

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。

//两个参数偏特化为指针类型 
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;    
};
 void test2 () 
{
 	Data<double , int> d1;   // 调用特化的int版本   
	Data<int , double> d2;   // 调用基础的模板   
	Data<int *, int*> d3;    // 调用特化的指针版本   
	Data<int&, int&> d4(1, 2);  // 调用特化的指针版本

}