C++----模板进阶

news2024/11/27 20:30:37

文章目录

- 非类型模板参数
- - STL知识补充
- 类模板的特化
- - 函数模板特化
  - 类模板特化
  - - 偏特化
- 模板的分离编译
- 模板总结

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。

在这里插入图片描述

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（即非模板参数只能用于整型）。
非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果。

STL知识补充

在STL中有一个和数组几乎一样的类（array类），array类与数组有什么不同呢？

区别

在这里插入图片描述

类模板的特化

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。

例如：实现了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，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;
}

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

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。

函数模板特化

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奇怪的错误。

在这里插入图片描述

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。如下：

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

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 Print
{
public:
	//构造函数
	Print()
	{
		cout << "Print<P1, P2>" << endl;
	}
private:
	T1 _P1;
	T2 _P2;
};

当P1和P2分别是double和int时，我们若是想对实例化的类进行特殊化处理，那么我们就可以对P1和P2分别是double和int时的模板进行特化。

对于P1是double，P2是int的特化如下：

//对于T1是double，T2是int时进行特化
template<>
class Print<double, int>
{
public:
	//构造函数
	Print()
	{
		cout << "Print<double, int>" << endl;
	}
private:
	double _P1;
	int _P2;
};

偏特化

偏特化是指任何针对模板参数进一步进行条件限制设计的特化版本。

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

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;
};

2.参数更进一步的限制

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; 
 };

在这里插入图片描述

模板的分离编译

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称为分离编译模式。

模板的分离编译

模板的声明与定义分离开，在头文件中进行声明，源文件中完成定义

// 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;
}