目录
🌈前言🌈
📁 泛型编程
📁 函数模板
📂 概念
📂 格式
📂 class 和 typename
📂 原理
📂 函数模板实例化
📂 匹配原则
📁 类模板
📂 格式
📂 实例化
📁 非类型模板参数
📁 模板特化
📂 概念
📂 函数模板的特化
📂 类模板的特化
1. 全特化
2. 半特化/偏特化
📁 模板的分离编译
📂 概念
📂 模板的分离编译
📂 解决方法
📁 模板总结
📁 总结
🌈前言🌈
欢迎收看本期【C++杂货铺】，本期内容讲解C++中重要语法之一——模板，模板的使用，解决了我们需要重复做的工作，大大提高了我们开发效率。接下来，让我们看看模板的一些概念吧。其中包括了模板的分类，以及一些特殊用法。
如果你还没有模板基础，可以快速阅览下面这篇文章，当然，本文也会简单介绍模板初阶的一些基本内容。
【C++杂货铺】模板-CSDN博客
📁 泛型编程
在C++中，存在一个模具，通过给这个模具填充不同类型，来获得不同的具体类型的编码。
泛型编程：编写与类型无关的通用代码，是代码复用的一种手段，模板是泛型编程的基础。
其实，模板跟函数是有很大相同点，
1. 函数传参，传递的是对象；模板传参，传递的是类型
2. 函数是在运行时传参；模板是在编译时传参（模板需要在编译时实例化）
📁 函数模板
📂 概念
函数模板代表一个函数家族，该函数模板与类型无关，在使用时被参数化，根据实参类型产生函数的特定版本。
📂 格式
template<class T1,class T2...>
返回值类型 函数名(参数列表)
{
函数体
}📂 class 和 typename
其中class 可以和typename互换，两者本质上没有区别。只是在某些场景下，必须使用typename，来声明是模板类。
class 和 typename 都是用于声明模板参数，在大多数情况下都是等价的，在某些情况下有微小的差异。
在模板内部中，当引用模板参数时，如果是一个类型，可以使用class或typename。但当你引用一个模板类型参数时，必须使用typename，因为编译器无法确定这个模板类型参数是否为类型。
template <typename T>
void foo() {
typename T::SomeType* ptr; // 此处必须使用 typename
}
这里T：：someType是一个类型依赖于模板参数T，因此必须使用typename来告诉编译器T::someType是一个类型而不是成员变量或函数。
📂 原理
函数模板是一个蓝图，本身并不是函数，是编译器根据使用方式产生特定具体类型函数的模具，所以模板将本来我们应该做的重复事情交给了编译器干。
在编译期间，编译器根据传入的实参类型推演生成实参类型队形类型的函数。
📂 函数模板实例化
隐式实例化：编译器根据实参推演模板函数的实际类型。
显示实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型。
📂 匹配原则
1. 非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在，且该函数模板被实例化为这个非模板函数；
2. 非模板函数和同名函数模板，如果其他条件相同，在调动时有点调用非模板函数，如果模板可以产生一个更好的匹配函数，则会选择模板
📁 类模板
📂 格式
template<class T1,class T2...>
class 类模板名称
{
类成员定义
};📂 实例化
类模板实话与函数模板实例化不同，类模板实例化需要在类模板名字后面跟<>，然后将实例化的类型放在<>即可，类模板名称不是真正的类，实例化的结果才是真正的类。
vector<int> v1;
vector<double> v2;以上就对模板初阶做了一遍回顾，总体上来说，介绍了函数模板和类模板的概念，以及使用方式，拓展了class和typename的细微差异。
📁 非类型模板参数
模板参数分 类型形参 和 非类型形参。此外模板参数可以跟函数一样，有缺省参数。
类类型形参：出现在模板参数列表中，跟在class或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）模板汇总可以将参数当成常量来使用。
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;
}；注意：
1. 在大多数版本下，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. 非类型模板参数必须在编译期间就能确认结果。
📁 模板特化
📂 概念
通常情况下，使用模板可以实现与类型无关的代码，但对于一些特殊特殊类型可能会得到一些错误结果，需要特殊处理。
// 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;
}在大多数情况下，Less是能正常比较的，但在特殊场景下，就得到错误结果，例如p1和p2，Less内部没有比较p1和p2指向的对象内容，而是比较的p1和p2指针的地址，无法到达预期而错误。
此时，需要对模板进行特化，即在原模板的基础上，针对特殊类型进行特殊化的实现方式，模板特化分为，函数模板特化和类模板特化。
📂 函数模板的特化
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;
}但是，一般情况下如果函数模板遇到不能处理或者处理有错误的类型，为了实现简单通常都是将该函数直接给出重载版本。
bool Less(Date* left, Date* right)
{
return *left < *right;
}📂 类模板的特化
1. 全特化
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;
}2. 半特化/偏特化
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：
1. 部分特化
// 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
//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
}📁 模板的分离编译
📂 概念
📂 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;
}
📂 解决方法
📁 模板总结
📁 总结
以上，我们就对模板初阶做了回顾，模板进阶进行了讲解，其中包含了非类型模板参数，就是在模板内部当做常量使用；讲解了模板的特化，即针对特殊类型，产生对应类型的模板实例化，防止产生错误。
还拓展了模板的分离编译，得出结论，不要讲模板进行分离编译，这会导致模板定义无法实例化，从而导致无法使用。
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