C++模板进阶
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。
#include<iostream>
using namespace std;
namespace gwj
{
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;
};
}
int main()
{
gwj::array<int, 10> a1;
gwj::array<int, 1000> a2;
return 0;
}
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。
- 非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果。
模板的特化
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：
template<class T>
bool Less(T left, T right)
{
return left < right;
}
class Date
{
public:
friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
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);
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
{
_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
return _cout;
}
int main()
{
cout << Less(1, 2) << endl;
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 = new Date(2022, 7, 18);
Date* p2 = new Date(2022, 7, 18);
cout << Less(p1, p2) << endl;
return 0;
}运行结果：
在比较日期的时候，我们会发现最后一个结果不准确，并且多运行几次发现结果是不确定的，因为比较的是p1，p2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。模板特 化中分为函数模板特化与类模板特化
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。
//函数模板
template<class T>
bool Less(T left, T right)
{
return left < right;
}
//特化类模板
template<>
bool Less<Date*>(Date* left, Date* right)
{
return *left < *right;
}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。
重载方式：
bool Less(Date* left, Date* right)
{
return *left < *right;
}该种实现简单明了，代码的可读性高，容易书写，因为对于一些参数类型复杂的函数模板，特化时特别给出，因此函数模板不建议特化，用重载方式比较好。
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 Data
{
public:
Data() { cout << "Data<T1, T2>" << endl; }
private:
T1 _d1;
T2 _d2;
};
//全特化
template<>
class Data<int, char>
{
public:
Data() { cout << "Data<int, char>" << endl; }
};
int main()
{
Data<int, int> d1; //匹配第一个
Data<int, char> d2; //匹配全特化
return 0;
}运行结果：
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
- 部分转化： 将模板参数一部分参数特化
//偏特化
template<class T1>
class Data<T1, char>
{
public:
Data() { cout << "Data<T1, char>" << endl; }
};
- 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 指针类型：
//对参数进一步限制
template<class T1,class T2>
class Data<T1*, T2*>
{
public:
Data() { cout << "Data<T1*, T2*>" << endl; }
};
引用类型：
//引用类型
template<class T1, class T2>
class Data<T1&, T2*>
{
public:
Data() { cout << "Data<T1&, T2*>" << endl; }
};运行结果：
模板分离编译
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。
以下面一个场景，来观察问题：
//Array.cpp
#include"Array.h"
#include<iostream>
namespace gwj
{
template<class T,size_t N>
size_t array<T,N>::size() const
{
return _size;
}
void func()
{
std::cout << "func()" << std::endl;
}
}//Array.h
namespace gwj
{
template<class t, size_t n = 10>
class array
{
public:
size_t size()const;
private:
t _array[n];
size_t _size=0;
};
void func();
}//test.cpp
#include"Array.h"
int main()
{
gwj::array<int> a1;
cout << a1.size() << endl;
gwj::func();
return 0;
}运行：
语法上没有问题，问题在于编译链接。
编译size和func都只有声明、编译，检查函数名和参数匹配，编译器发现没有问题，它的定义在其他.cpp文件中，链接的时候再去其他文件找函数地址。这里链接的时候找不到，编译器就会报链接错误。
gwj::array<int> a1;调用构造函数
链接的时候只找到func，没有找到size：
size在编译的时候不会生成地址，定义的地方不知道实例化T成什么类型，有定义但是无法实例化，也就无法生成函数的地址到符号表。
总的来说，func生成实例化，size没有实例化，不知道生成什么。
解决方式：
- 显示实例化 直接实例化类即可
//Array.cpp
#include"Array.h"
#include<iostream>
namespace gwj
{
template<class T,size_t N>
size_t array<T,N>::size() const
{
return _size;
}
void func()
{
std::cout << "func()" << std::endl;
}
//显示实例化
template
class array<int>;
}这种方法不实用，不推荐使用。
如果我们实例化一个double类型，那就不行了，因为显示实例化的时候是int类型，因此你还需要再显示实例化。
- 将声明和定义放到一个文件 “xxx.hpp” 里面或者xxx.h，模板不建议分离到两个文件，普通函数可以。
为什么模板定义放到
.h文件中就不会链接错误？因为.h文件预处理展开后，实例化模板时，既有声明也有定义，直接就实例化，编译时有函数的定义，直接就有地址，不需要链接时再去找。本质是放到.h文件时就不需要去找地址。
腾讯云开发者
