1. 非类型模板参数

我们在 C语言中使用数组的时候可以定义静态数组，但是有个缺陷就是编译器在对越界检查的时候是抽查，所以C++就提出了array来替代静态数组，但是既然是模板，那我们怎么确定其静态数组的大小呢？

非类型模板参数就可以解决：

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 liang
{
	// 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) 
		{ 
			//这里就可以对越界进行检查
			assert(index < _size);
			return _array[index]; 
		}
	private:
		T _array[N];
		size_t _size;
	};
}
int main()
{
	liang::array<int, 10> arr;
	return 0;
}

这样就能很好的解决了C语言的静态数组的问题了。

但需要注意：

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。

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：

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
		: _year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
	{}

	bool operator<(const Date& d)const
	{
		return (_year < d._year) ||
			(_year == d._year && _month < d._month) ||
			(_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);
	}

	bool operator>(const Date& d)const
	{
		return (_year > d._year) ||
			(_year == d._year && _month > d._month) ||
			(_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day);
	}

	friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
	{
		_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
		return _cout;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

// 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, 1, 10);
	Date d2(2022, 1, 13);
	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，有可能正确
	//因为这里比较的是指针的大小
	return 0;
}

面对这种场景我们就需要模板特化了：

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。

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 。（也就是写成普通的函数，所以 函数模板不建议特化，直接写出更加清晰 ）

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

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确定化。

class Data
{
public:
	Data() { cout << "Data<T1, T2>" << endl; }
private:
	T1 _d1;
	T2 _d2;
};
//类型全部给出
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;
}

2.3.2 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

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;
};

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;
};

2.3.3 类模板特化应用示例

有如下专门用来按照小于比较的类模板 Less:

如果我们没有写类的特化，那么这里比较的就是地址，从而日期类使用指针进行比较的话就会出错。

#include<vector>
#include <algorithm>
template<class T>
struct Less
{
	bool operator()(const T& x, const T& y) const
	{
		return x < y;
	}
};
//特化
template<>
struct Less<Date*>
{
	bool operator()(const Date*x, const Date* y) const
	{
		return *x < *y;
	}
};
int main()
{
	Date d1(2023, 1, 10);
	Date d2(2023, 1, 11);
	Date d3(2023, 1, 12);
	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>());
	for (auto& e : v1)
	{
		cout << e << endl;
	}
	cout << endl;
	vector<Date*> v2;
	v2.push_back(&d1);
	v2.push_back(&d2);
	v2.push_back(&d3);

	// 可以直接排序，结果错误日期还不是升序，而v2中放的地址是升序
	// 此处需要在排序过程中，让sort比较v2中存放地址指向的日期对象
	// 但是走Less模板，sort在排序时实际比较的是v2中指针的地址，因此无法达到预期
	sort(v2.begin(), v2.end(), Less<Date*>());
	for (auto& e : v2)
	{
		cout << *e << endl;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}