【C++】模板
目录
前言
1. 非类型模板参数
2. 模板的特化
2.1.概念
2.2. 函数模板特化
2.3. 类模板特化
2.3.1全特化
2.3.2 偏特化
3.模板为什么不能分离编译
4. 模板总结
前言
在前面认识模板章节，我们大概解了模板在函数和类中的简单使用，但是模板可不止这么简单，它还有更多的用法，本章就来对一些用法进行学习。
1. 非类型模板参数
模板参数分类类型形参与非类型形参。
类型形参：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。
例如：
#include
using namespace std;
template // 这里的N为非类型模板参数
class A
{
private:
T arr[N]; // 静态数组
size_t size;
};
int main()
{
A a;
return 0;
} ！！！！！！！！！！！！！
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. 模板的特化
2.1.概念
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。
例如:
template
bool less(const T& a, const T& b)
{
return a < b;
}
一般情况下，我们这样实现一个小于的比较函数，使用时是没有问题的。
但是如果我们在传参时，传入了指针，那结果是什么？
例如：
namespace wt
{
template
bool less(T a, T b)
{
return a < b;
}
}
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
int* c = &a;
int* d = &b;
cout << wt::less(a, b) << endl;
cout << wt::less(c, d) << endl; // 传入指针
return 0;
} 按照原本的思路，两个结果应该是一样的，但这里却不一样 。
当传入指针后，根据函数的实现，不会先解引用再去比较，而是直接比较两个指针。
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。
2.2. 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。
namespace wt
{
template
bool less(T a, T b)
{
return a < b;
}
template<>
bool less(int* c, int* d)
{
return *c < *d;
}
}
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
int* c = &a;
int* d = &b;
cout << wt::less(a, b) << endl;
cout << wt::less(c, d) << endl;
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。
2.3. 类模板特化
2.3.1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 A
{
public:
A()
{
cout << "A" << endl;
}
private:
T1 _a;
T2 _b;
};
template<>
class A
{
public:
A()
{
cout << "A" << endl;
}
private:
int _a;
char _b;
};
int main()
{
A a1;
A a2;
A a3;
return 0;
} 
2.3.2 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。
偏特化有两种表现方式：
- 部分特化，将模板参数类表中的一部分参数特化。
template
class A
{
public:
A()
{
cout << "A" << endl;
}
private:
T1 _a;
T2 _b;
};
template // 需将未特化的类型写出
class A //偏特化
{
public:
A()
{
cout << "A" << endl;
}
private:
int _a;
char _b;
};
int main()
{
A a1;
A a2;
A a3;
return 0;
} 
- 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。
template
class A
{
public:
A()
{
cout << "A" << endl;
}
private:
T1 _a;
T2 _b;
};
template
class A
{
public:
A()
{
cout << "A" << endl;
}
private:
int _a;
char _b;
};
template
class A
{
public:
A()
{
cout << "A" << endl;
}
private:
int _a;
char _b;
};
int main()
{
A a1;
A a2;
A a3;
return 0;
} 
3.模板为什么不能分离编译
在前面学习各种STL容器模拟实现时，都没有使用声明和定义分离编译，这是为什么？
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
T Add(const T& left, const T& right);
// a.cpp
template
T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right;
}
// main.cpp
#include"a.h"
int main()
{
Add(1, 2); // call Add(?)
Add(1.0, 2.0);
return 0;
} 大家都知道一个C语言程序在编译时会经过 预处理、编译、汇编、链接 这几步。
对于上面这段代码，我们来详细看看每一步都发生了什么：
解决方法：
1. 将声明和定义放到一个文件 "xxx.hpp" 里面或者xxx.h其实也是可以的。(这样在头文件被包含展开后，声明定义在一起，实例化直接就能拿到地址，不需要去链接)
2. 模板定义的位置显式实例化。这种方法不实用，不推荐使用。
4. 模板总结
【优点】
- 模板复用了代码，节省资源，更快的迭代开发，C++的标准模板库(STL)因此而产生
- 增强了代码的灵活性
【缺陷】
- 模板会导致代码膨胀问题，也会导致编译时间变长
- 出现模板编译错误时，错误信息非常凌乱，不易定位错误