目录
1 -> 非类型模板参数
2 -> 模板的特化
2.1 -> 概念
2.2 -> 函数模板的特化
2.3 -> 类模板的特化
2.3.1 -> 全特化
2.3.2 -> 偏特化
2.3.3 -> 类模板特化应用实例
3 -> 模板分离编译
3.1 -> 什么是分离编译
3.2 -> 模板的分离编译
3.3 -> 解决方法
4 -> 模板总结
1 -> 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: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。
#include <iostream>
using namespace std;
namespace fyd
{
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;
};
}
int main()
{
return 0;
}
注意:
- 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;
- 非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果。
2 -> 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:实现了一个专门用来进行小于比较的函数模板。
#include <iostream>
using namespace std;
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(2024, 4, 3);
Date d2(2024, 4, 4);
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;
}
2.2 -> 函数模板的特化
函数模板的特化步骤:
- 必须要先有一个基础的函数模板
- 关键字template后面接一对空的尖括号<>
- 函数名后跟一对尖括号,尖括号中指定需要特化的类型
- 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错误。
#include <iostream>
using namespace std;
// 函数模板 -- 参数匹配
template<class T>
bool Less(T left, T right)
{
return left < right;
}
template<>
bool Less<Date*> (Date* left, Date* right)
{
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(2024, 4, 3);
Date d2(2024, 4, 4);
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;
}
注意:
一般情况下,如果函数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。
该种实现简单明了,代码可读性高,容易书写,因为对于一些参数类型复杂的函数模板,转化时特别给出,因此函数模板不建议特化。
2.3 -> 类模板的特化
2.3.1 -> 全特化
全特化即是将模板参数中所有的参数都确定化。
#include <iostream>
using namespace std;
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;
}
int main()
{
return 0;
}
2.3.2 -> 偏特化
偏特化:任何针对模板参数进一步进行条件限制设计的特化版本。
#include <iostream>
using namespace std;
template<class T1, class T2>
class Data
{
public:
Data()
{
cout << "Data<T1, T2>" << endl;
}
private:
T1 _d1;
T2 _d2;
};
int main()
{
return 0;
}
偏特化有以下两种表现方式:
1. 部分特化
将模板参数类表中的一部分参数特殊。
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T1>
class Data<T1, int>
{
public:
Data()
{
cout << "Data<T1, int>" << endl;
}
private:
T1 _d1;
int _d2;
};
int main()
{
return 0;
}
2. 参数进一步的限制
偏特化并不仅仅是指特化部分参数,而是针对模板参数进一步的条件限制所设计出来的一个特化版本。
#include <iostream>
using namespace std;
//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
}
2.3.3 -> 类模板特化应用实例
专门用来按照小于比较的类模板Less
#include<vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
template<class T>
struct Less
{
bool operator()(const T& x, const T& y) const
{
return x < y;
}
};
int main()
{
Date d1(2022, 7, 7);
Date d2(2022, 7, 6);
Date d3(2022, 7, 8);
vector<Date> v1;
v1.push_back(d1);
v1.push_back(d2);
v1.push_back(d3);
// 可以直接排序,结果是日期升序
sort(v1.begin(), v1.end(), Less<Date>());
vector<Date*> v2;
v2.push_back(&d1);
v2.push_back(&d2);
v2.push_back(&d3);
sort(v2.begin(), v2.end(), Less<Date*>());
return 0;
}
// 对Less类模板按照指针方式特化
template<>
struct Less<Date*>
{
bool operator()(Date* x, Date* y) const
{
return *x < *y;
}
};
特化之后,再运行上述代码,就可以得到正确结果。
3 -> 模板分离编译
3.1 -> 什么是分离编译
一个程序(项目)由若干个源文件共同实现,而每个源文件单独编译生成目标文件,最后将所有目标文件链接起来形成单一的可执行文件的过程被称为分离编译模式。
3.2 -> 模板的分离编译
// a.h
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right);
// a.cpp
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right;
}
// main.cpp
#include"a.h"
int main()
{
Add(1, 2);
Add(1.0, 2.0);
return 0;
}
分析:
3.3 -> 解决方法
- 将声明和定义放到一个文件“xxx.hpp“里面或者xxx.h也可以。
- 模板定义的位置显示实例化。不推荐使用。
4 -> 模板总结
优点:
- 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。
- 增强了代码的灵活性。
缺陷:
- 模板会导致代码膨胀问题,也会导致编译时间变长。
- 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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