C++笔记模板的进阶知识

news2024/11/15 8:22:06

1. 非类型模板参数

2.模板的特化

2.1 函数模板的特化

2.2 类模板的特化

2.2.1 全特化

2.2.2 偏特化

3.模板的分离编译

3.1 什么是分离编译？

3.2 模板的分离编译

4.模板的总结

模板的初阶内容：(594条消息) C++模板的原理和使用_全貌的博客-CSDN博客_c++模板实现原理https://blog.csdn.net/qq_64105689/article/details/126693075?spm=1001.2014.3001.5501

1. 非类型模板参数

模板的参数分为类类型形参和非类型形参

类类型形参：出现在模板参数列表中，由class 和 typename关键字修饰

非类型形参：用一个常量来做类(函数)模板的参数，在类(函数)中可将该参数当作常量使用

namespace test
{
    //实现一个包含非类型模板参数的静态数组
	template<class T, size_t N = 10>//在类中，可以将N当作常量使用
	class array
	{
	public:
		T& operator[](size_t i)
		{
			return _arr[i];
		}
		const T& operator[](size_t i)
		{
			return _arr[i];
		}
		bool empty()
		{
			//...
		}
	private:
		K _arr[N];
		size_t size;
	};
}

字符串、浮点数、类对象是不允许作为非类型模板参数

非类型模板参数必须在编译时就确定结果

2.模板的特化

使用模板可以编写一些与类型无关的代码，但在面对特殊类型结果就会错误

比如实现了一个比较函数Less,大部分情况下比较的结果都是正确的，但是对指针类型，比较的是指针存放地址的大小，结果显然易见是错误的，这时候模板的特化很好的解决了这样的问题

template<class T>
bool Less(const T& a, const T& b)
{
	return a < b;
}
int main()
{

	int a1 = 7;
	int a2 = 6;
	cout << Less(a1, a2) << endl;//比较的是a1和a2的值
                                 //结果正确

	int* ptr1 = &a1;
	int* ptr2 = &a2;
	cout << Less(ptr1, ptr2) << endl;//比较的是a1和a2的地址
                                     //应返回false,打印0，结果错误
	return 0;
}

2.1 函数模板的特化

1.必须先有一个函数模板
template<class T>//要特化的函数模板
void Func(T& left, T& right)
{
};
2.template后面跟空的<>
template<>//跟一对空的<>
void Func<int*>(int* val1,int* val2)
{
    
}
3.函数名后跟一对尖括号，括号内是要特化的类型
template<>//跟一对空的<>
void Func<int*>(int* val1,int* val2)//函数名Func后跟要特化的类型
{
    
}
4.形参列表必须跟模板参数完全相同，不然就会出现一些奇怪的错误
template<>//跟一对空的<>
void Func<int*>(int* val1,int* val2)//函数名Func后跟要特化的类型
{
                                    //新参列表的类型要与特化的类型int*一致        
}

当然函数模板是不建议使用特化的，因为遇到一些复杂的类型函数模板不好处理时，可以直接显示写出该函数。

bool Func(int* left,int* right)
{
    return *left < *right;
}

2.2 类模板的特化

2.2.1 全特化

顾名思义，就是将函数模板参数全部确定化

template<class T1, class T2>
class Func
{
public: 
    Func(){cout << "Func() T1,T2" << endl;}
private:
    T1 _a1;
    T2 _a2;
};


template<>
class Func<char, int>
{
public: 
 Func(){cout << "Func char, int" << endl;}
private:
    char _a1;
    int _a2;
};

int main()
{
    Func<int,int> f1;
    Func<char,int> f2;
    return 0;
}

2.2.2 偏特化

针对任意模板参数进行特殊处理

偏特化分为两种：

1.部分特化

就是特化模板参数的部分，其他跟全特化一致

2.对参数更进一步的限制

比如模板参数为T1,T2,那么可以特化为<T1*, T2*>、<T1&,T2&>的版本

template<class T1, class T2>
class Func
{
public: 
    Func(){cout << "Func() T1,T2" << endl;}
private:
    T1 _a1;
    T2 _a2;
};
template<>
class Func<T1*, T2*>
{
public: 
    Func(){cout << "Func() T1*,T2*" << endl;}
private:
    T1* _a1;
    T2* _a2;
};
template<>
class Func<T1&, T2&>
{
public: 
    Func(){cout << "Func() T1&,T2&" << endl;}
private:
    T1& _a1;
    T2& _a2;
};

3.模板的分离编译

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，通过编译形成目标文件，最后将目标文件链接形成单一的可执行文件，执行的过程就叫做分离编译。

3.2 模板的分离编译

举个例子：

//a.h
template<class T>
T& Add(const T& letf, const T& right);

//a.cpp
template<class T>
T& Add(const T& letf, const T& right);
{
    return left + right;
}

//test.cpp
#include"a.h"
int main()
{
    Add(1,2);
}

C/C++程序要运行，要经过预处理 -> 编译 -> 汇编 -> 链接

编译：对程序按照语言特性进行词法、语法、语义分析，错误检查无误后生成汇编代码

头文件不参加编译，编译器对程序内多个源文件是单独分开独立编译的。

链接，将多个.obj文件链接到一起，并处理没有解决的地址问题

解决方法：将.h跟.cpp文件放入一个文件xxx.hpp或xxx.h里面