C++类模板的三种特化

C++类模板的三种特化

By SmartPtr(http://www.cppblog.com/SmartPtr/)

  说起C++的模板及模板特化， 相信很多人都很熟悉 ，但是说到模板特化的几种类型，相信了解的人就不是很多。我这里归纳了针对一个模板参数的类模板特化的几种类型， 一是特化为绝对类型； 二是特化为引用，指针类型；三是特化为另外一个类模板。
 这里用一个简单的例子来说明这三种情况：

//  general version
template < class  T >
class  Compare
{
public :
     static   bool  IsEqual( const  T &  lh,  const  T &  rh)
    {
         return  lh  ==  rh;
    }
};

这是一个用于比较的类模板，里面可以有多种用于比较的函数， 以IsEqual为例。
 
一、特化为绝对类型
也就是说直接为某个特定类型做特化，这是我们最常见的一种特化方式， 如特化为float, double等

//  specialize for float
template <>
class  Compare < float >
{
public :
     static   bool  IsEqual( const   float &  lh,  const   float &  rh)
    {
         return  abs(lh  -  rh)  <  10e - 3 ;
    }
};

//  specialize for double
template <>
class  Compare < double >
{
public :
     static   bool  IsEqual( const   double &  lh,  const   double &  rh)
    {
         return  abs(lh  -  rh)  <  10e - 6 ;
    }
};

 
二、特化为引用，指针类型
这种特化我最初是在stl源码的的iterator_traits特化中发现的， 如下：

template  < class  _Iterator >
struct  iterator_traits {
  typedef typename _Iterator::iterator_category iterator_category;
  typedef typename _Iterator::value_type        value_type;
  typedef typename _Iterator::difference_type   difference_type;
  typedef typename _Iterator::pointer           pointer;
  typedef typename _Iterator::reference         reference;
};

//  specialize for _Tp*
template  < class  _Tp >
struct  iterator_traits < _Tp *>  {
  typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
  typedef _Tp                         value_type;
  typedef ptrdiff_t                   difference_type;
  typedef _Tp *                         pointer;
  typedef _Tp &                         reference;
};

//  specialize for const _Tp*
template  < class  _Tp >
struct  iterator_traits < const  _Tp *>  {
  typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
  typedef _Tp                         value_type;
  typedef ptrdiff_t                   difference_type;
  typedef  const  _Tp *                   pointer;
  typedef  const  _Tp &                   reference;
};

 

 当然，除了T*, 我们也可以将T特化为 const T*, T&, const T&等，以下还是以T*为例：

//  specialize for T*
template < class  T >
class  Compare < T *>
{
public :
     static   bool  IsEqual( const  T *  lh,  const  T *  rh)
    {
         return  Compare < T > ::IsEqual( * lh,  * rh);
    }
};

这种特化其实是就不是一种绝对的特化， 它只是对类型做了某些限定，但仍然保留了其一定的模板性，这种特化给我们提供了极大的方便， 如这里， 我们就不需要对int*, float*, double*等等类型分别做特化了。

三、特化为另外一个类模板

这其实是第二种方式的扩展，其实也是对类型做了某种限定，而不是绝对化为某个具体类型，如下：

//  specialize for vector
template < class  T >
class  Compare < vector < T >   >
{
public :
     static   bool  IsEqual( const  vector < T >&  lh,  const  vector < T >&  rh)
    {
         if (lh.size()  !=  rh.size())  return   false ;
         else
        {
             for ( int  i  =   0 ; i  <  lh.size();  ++ i)
            {
                 if (lh[i]  !=  rh[i])  return   false ;
            }
        }
         return   true ;
    }
};

这就把IsEqual的参数限定为一种vector类型， 但具体是vector还是vector， 我们可以不关心， 因为对于这两种类型，我们的处理方式是一样的，我们可以把这种方式称为“半特化”。

当然， 我们可以将其“半特化”为任何我们自定义的模板类类型：

//  specialize for any template class type
template  < class  T1 >  
struct  SpecializedType
{
    T1 x1;
    T1 x2;
};
template  < class  T >
class  Compare < SpecializedType < T >   >
{
public :
     static   bool  IsEqual( const  SpecializedType < T >&  lh,  const  SpecializedType < T >&  rh)
    {
         return  Compare < T > ::IsEqual(lh.x1  +  lh.x2, rh.x1  +  rh.x2);
    }
};

 这就是三种类型的模板特化， 我们可以这么使用这个Compare类：

    //  int
     int  i1  =   10 ;
     int  i2  =   10 ;
     bool  r1  =  Compare < int > ::IsEqual(i1, i2);

     //  float
     float  f1  =   10 ;
     float  f2  =   10 ;
     bool  r2  =  Compare < float > ::IsEqual(f1, f2);

     //  double
     double  d1  =   10 ;
     double  d2  =   10 ;
     bool  r3  =  Compare < double > ::IsEqual(d1, d2);

     //  pointer
     int *  p1  =   & i1;
     int *  p2  =   & i2;
     bool  r4  =  Compare < int *> ::IsEqual(p1, p2);

     //  vector
    vector < int >  v1;
    v1.push_back( 1 );
    v1.push_back( 2 );

    vector < int >  v2;
    v2.push_back( 1 );
    v2.push_back( 2 );
     bool  r5  =  Compare < vector < int >   > ::IsEqual(v1, v2);

     //  custom template class 
    SpecializedType < float >  s1  =  { 10.1f , 10.2f };
    SpecializedType < float >  s2  =  { 10.3f , 10.0f };
     bool  r6  =  Compare < SpecializedType < float >   > ::IsEqual(s1, s2);

注：感谢longshanks对于本文中"类模板"与"模板类"概念的澄清，已更正 (2007-7-16)