【C++】模版【进阶】

用户11290673

发布于 2024-09-25 13:17:11

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文章被收录于专栏：学习

前言本篇博客我们继续对C++模版进一步探索，来掌握对模版的应用。 💓 个人主页：小张同学zkf ⏩ 文章专栏：C++ 若有问题评论区见📝 🎉欢迎大家点赞👍收藏⭐文章

1. 非类型模版参数

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 zkf { // 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 ){ 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. 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.模版的特化

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

// 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 ; }

可以看到， Less 绝对多数情况下都可以正常比较，但是在特殊场景下就得到错误的结果。上述示

例中， p1 指向的 d1 显然小于 p2 指向的 d2 对象，但是 Less 内部并没有比较 p1 和 p2 指向的对象内

容，而比较的是 p1 和 p2 指针的地址，这就无法达到预期而错误。

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 。

2.1函数模版特化

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 ; }

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。

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。

2.2类模板特化

2.2.1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。

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 ; }

2.2.2偏特化（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。比如对于以下模板类：

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

偏特化有以下两种表现方式：

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 ; }; 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 ); // 调用特化的引用版本 }

3.模版分离编译

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，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。

3.2模板的分离编译

假如有以下场景，模板的声明与定义分离开，在头文件中进行声明，源文件中完成定义：

// 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 ; }

分析：