C++初阶 | [十二] 模板进阶

news2025/2/25 21:42:25

摘要：非类型模板参数，类模板的特化，模板的分离编译，模板总结

前言：C++初阶终篇

1. 非类型模板参数

类型模板参数：如下代码，T 为模板的类型参数。

#define N 10
template<class T>
class A
{
public:

private:
	T* _a[N];
};

void test_1()
{
	A<int> a1;
	A<double> a2;
}

非类型模板参数：对于上述代码，如果我们想要对于不同的数据类型创建不同大小的_a数组呢？例如，对于 A<int> 我们可能只要在其中存储10个 int 数据，而 A<double> 我们可能需要在其中存储 100 个 double 类型的数据。所以，对于这样的需求，我们可以在模板中加入非类型模板参数来满足。

template<class T, size_t N>
class A
{
public:

private:
	T* _a[N];
};

void test_1()
{
	A<int, 10> a1;
	A<double, 100> a2;
}

如上代码，其中的 size_t N 即为模板中的非类型模板参数。
对于非类型模板参数有两个要求：（ps. char 也可以，char 也是属于整型家族。另外，C++98只支持整型，C++98之后支持非整型）

(补充) array

std::array
------------------------------------------
template<class T, size_t N> class array;

cplusplus.com/reference/array/array/

array 的意义：

C语言：对于 int a[10]; a[15] = 1; 不会检查越界，a[15] 这个过程本质上是指针解引用。
C++：对于 array<int ,10> a2; a2[15] = 1; 会检查越界，这里的 a2[15] 本质上是函数调用，所以可以在函数里进行执行越界检查。

C++11初衷是希望大家用这个来代替静态数组，但其实有更好的选择——vector。vector不仅对于越界设置了检查，而且可以按需求进行初始化（array不能按自己需求初始化）

2. 模板的特化

特化：针对某些类型做特殊处理

1）类模板的特化

全特化

e.g.

上图所展示的即为类模板的全特化，即针对 Data 类中 int 和 char 类型做特殊处理。

#include<iostream>

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

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


void test_2()
{
	Data<int, int> d1;
	Data<int, char> d2;
}

int main()
{
	//test_1();
	test_2();
	return 0;
}

执行上述代码的结果为：
Data<T1, T2>
Data<int, char>
全特化即是将模板参数列表中所有的参数都确定化。

偏特化

(也称半特化)

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。

（针对上述代码所写的 Data 类所举出的例子）

方式一：将模板参数类表中的一部分参数特化。

template<class T1 , class T2>
class Data
{ …… };

template<>
class Data<T1,double>
{ …… };
方式二：针对模板参数更进一步的条件限制

template<class T1 , class T2>
class Data
{ …… };

template<>
class Data<T1*,T2*>
{ …… }; //这里的意思是只要的类型为指针（例如：int* , double* , char* , ……）就调用这个特化出来的 class Data

2）函数模板的特化

引入：在 优先级队列 的文章中我们讨论了对于 priority_queue<Date*> 如何通过仿函数来实现“自定义比较的规则”。这里，我们可以选择通过函数模板的特化来实现。即对 class Less 实现特化。

但是，对于上图所展示的代码，class Less 的成员函数的参数列表按上图的写法会发生传值拷贝，传值拷贝对于自定义类型可能会有深浅拷贝的问题。因此，参数列表建议改成 cosnt 引用，然而，这同时会给函数模板特化带来一些小问题。

（如果你需要上图的代码↓）

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


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