C++模板——类模板深度剖析

本文参照于狄泰软件学院——《C++深度剖析课程》

多参数类模板

根据多参数模板，类模板是否也支持多参数模板呢？

多参数类模板的定义方式和使用方式跟多参数函数模板相同。

template
<typename T1,typename T2>
class Test
{
public:
void add(T1 a, T2 b);
{
        cout << a + b << endl;
    }
}

 Test<int,float> t;

问题：这个类模板可以实现两个指针值相加吗？

我们看到add函数的实现，打印输出的是a + b的值，这个并不是指针指向的值，而是两个指针变量的地址。这样结果就违背了我们的初衷了。

所以单一的模板不可能对全部的类型都适合，通用定义可能编译失败或者做得不正确。所以我们希望在某些场合不希望使用模板版本，去使用一个特定的版本。但是这个版本与模板要有如下特点：
1. 与类模板具有相同的名字
2. 当遇到特殊情况时，优先使用特殊版本，而不是通用模板。

类模板的特化

1. 指定类模板的特定实现
2. 部分类型参数必须显式指定
3. 根据类型参数分开实现类模板

根据类模板的特化类型，分为部分特化和完全特化两种类型。

部分特化

我们可以只指定一部分而非所有模板参数，或是参数的一部分而非全部特性。

示例代码：模板的部分特化

#include 
#include 

using namespace std;

template
< typename T1, typename T2 >
class Test
{
public:
    void add(T1 a, T2 b)
    {
        cout << "void add(T1 a, T2 b)" << endl;
        cout << a + b << endl;
    }
};

template
< typename T1, typename T2 >
class Test < T1*, T2* >      // 关于指针的特化实现
{
public:
    void add(T1* a, T2* b)
    {
        cout << "void add(T1* a, T2* b)" << endl;
        cout << *a + *b << endl;
    }
};

template
< typename T >
class Test < T, T >    // 当 Test 类模板的两个类型参数完全相同时，使用这个实现
{
public:
    void add(T a, T b)
    {
        cout << "void add(T a, T b)" << endl;
        cout << a + b << endl;
    }
    void print()
    {
        cout << "class Test < T, T >" << endl;
    }
};

int main()
{  
    Test<int, float> t1;
    Test<long, long> t2;

    t1.add(1, 2.5);

    t2.add(5, 5);
    t2.print();


    Test<int*, double*> t4;
    int a = 1;
    double b = 0.1;

    t4.add(&a, &b);

    return 0;
}

输出结果：
void add(T1 a, T2 b)
3.5
void add(T a, T b)
10
class Test < T, T >
void add(T1* a, T2* b)
1.1

分析：
1. 在类名之后，我们要为特例化的模板参数指定实参，这些实参列于模板名之后的尖括号中。这些实参与原始模板中的参数按位置对应。
如：template < typename T1, typename T2 > class Test < T1*, T2*> {…}。

1. 当两个类模板两个参数完全相同时。
   如：template < typename T > class Test < T, T > {…}。

完全特化

完全显式指定类型参数。

示例代码：类模板的完全特化

#include 
#include 

using namespace std;

template
< typename T1, typename T2 >
class Test
{
public:
    void add(T1 a, T2 b)
    {
        cout << "void add(T1 a, T2 b)" << endl;
        cout << a + b << endl;
    }
};

template
<  >
class Test < void*, void* >    // 当 T1 == void* 并且 T2 == void* 时
{
public:
    void add(void* a, void* b)
    {
        cout << "void add(void* a, void* b)" << endl;
        cout << "Error to add void* param..." << endl;
    }
};

int main()
{  
    Test<int, float> t1;
    Test<void*, void*> t3;

t3.add(NULL, NULL);

    return 0;
}

输出结果：
void add(T1 a, T2 b)
3.5
void add(void* a, void* b)
Error to add void* param…

类模板特化注意事项

1. 特化只是模板的分开实现
2. 本质上是同一个类模板
3. 特化类模板的使用方式是统一的
4. 必须显式指定每一个类型参数

类模板的特化和重定义

1. 重定义
- 创建一个新类，或者两个类模板
- 使用时需要考虑如何选择的问题

2. 特化
- 以统一的方式使用类模板和特化类

本质是同一个类模板
编译器自动优先选择特化类。