C++ —— 关于模板进阶

迷迭所归处

发布于 2024-11-19 17:10:50

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模板初阶链接：

C++ —— 关于模板初阶-CSDN博客

https://blog.csdn.net/hedhjd/article/details/140593803?spm=1001.2014.3001.5501

1. 非类型模板参数

模板参数分为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

//类型模板参数
template<class T>

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

//非类型模板参数
template< size_t N >

注意： 1. 非类型模板参数只能用于整形，（int / short int / long int / unsigned int / bool / char） 2. 像浮点数（double）、类对象以及字符串是不允许作为非类型模板参数的 3. 非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果 但是C++20是支持浮点数（double）类型

只能用于整型，其他类型不可以,int / short int / long int / unsigned int  / bool / char
C++20支持double类型

template<size_t N>
class Stack
{
private:
	int _a[N];
	int _top;
};
 
int main()
{
	Stack<5> a1;
	Stack<10> a2;
	return 0;
}

2. 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

2.1 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
//原模板
template<class T>
bool Less(T left, T right)
{
	return left < right;
}


// 对Less函数模板进行特化
//给一对<>
template<>
//在函数名（Less）和参数(Date* left, Date* right)之间给一个需要特化的类型（Date*）
bool Less<Date*>(Date* left, Date* right)
{
	return *left < *right;
}

特化
这里的const修饰的是left本身
template<class T>
bool LessFun(const T& left, const T& right)
{
	return left < right;
}
 
特化
因为上面的const修饰的是left本身，所以这里特化的const需要在*右边
template<>
bool LessFun<Date*>(Date* const& left, Date* const& right)
{
	return *left < *right;
}
 
//推荐
bool LessFun(Date* const& left, Date* const& right)
{
	return *left < *right;
}

如果T类型是其他类型就走原模板，如果是Date* 就走特化过的函数模板，但是如果有现成的就之间调用现成的函数

//优先推荐
bool LessFun(Date* const& left, Date* const& right)
{
	return *left < *right;
}

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特化

类模版特化
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 };
}

2.2.2 偏特化 也叫部分特化，半特化，特化部分参数

//2.半特化、偏特化
template<class T1>
class Data<T1, double>
{
public:
	Data() { cout << "Data<T1,double>" << endl };
};
 
//偏特化特殊类型
//传的类型是指针
template<class T1,class T2>
class Data<T1*, T2*>
{
public:
	Data() { cout << "Data<T1*,T2*>" << endl };
};
 
//传的是引用
template<class T1,class T2>
class Data<T1&, T2&>
{
public:
	Data() { cout << "Data<T1*,T2*>" << endl };
};

偏特化有以下两种表现方式：

1. 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;
};

2. 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);  // 调用特化的指针版本
}

3 模板分离编译

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（声明放到头文件，定义放到源文件）

3.2 模板的分离编译 一般来说，模板是不支持声明和定义分离的 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;
}