C++ 模板进阶

目录

1.非类型模板参数

2.类模板的特化

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.类模板特化的应用之类型萃取

3.1 什么是分离编译

3.2 模板的分离编译

 3.3 解决方法

4.模板的分离编译

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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 bite
{
	//定义一个模板类型的静态数组
	template
	class array
	{
	public:
		T& operator[](size_t index) { return _array[intdex]; }
		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.类模板的特化

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，比如：

template 
bool IsEqual(T& lefr, T& right)
{
	return left == right;
}

void Test()
{
	char* p1 = "hello";
	char* p2 = "world";

	if (IsEqual(p1, p2))
		cout << p1 << endl;
	else
		cout << p2 << endl;
}

 2.2 函数模板特化

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。

template<>
bool IsEqual(char*&left,char*&right)
{
	if (strcmp(left, right) > 0)
		return true;
	return false;
}

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 IsEqual(char* left, char* right)
{
	if (strcmp(left, right) > 0)
		return true;
	return false;
}

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 Data
{
public:
	Date() { cout << "Date" << endl; }
private:
	T1 _d1;
	T2 _d2;
};

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

void TestVector()
{
	Datad1;
	Datad2;
}

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。比如对于以下模板类：

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

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 Data
{
public:
	Data() { cout << "Date" << endl; }
private:
	T1 _d1;
	T2 _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。

 

/两个参数特性化为指针类型
template
class Date
{
public:
	Date() { cout << "Date" << endl; }
private:
	T1 _d1;
	T2 _d2;
};

//两个参数偏特化为引用类型
template
class Date(T1&, T2&)
{
public:
	Date(const T1 & d1, const T2 & d2)
		:_d1(d1)
		, _d2(d2)
	{
		cout << "Date" << endl;
	}
private:
	const T1& _d1;
	const T2& _d2;
};


void test2()
{
	Datad1;//调用特化int版本
	Datad2;//调用基础的模板
	Datad3; //调用特化的指针版本
	Datad4(1, 2);//调用特化的指针版本
}

3.类模板特化的应用之类型萃取

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
T Add(const T& left, const T& right)

//a.cpp
template
T Add(const T& left, const T& right)
{
	reutrn left + right;
}

//main.cpp
#includd"a.h"
int main()
{
	Add(1, 2);
	Add(1.0, 2.0);

	return 0;
}

 3.3 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 。推荐使用这种。

2.模板定义的位置显式实例化。这种方法不适用，不推荐使用

在CPP中显式实例化

【分离编译拓展阅读】 为什么C++编译器不能支持对模板的分离式编译_pongba的博客-CSDN博客_分离编译

4.模板的分离编译

 

【优点】

1. 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

2. 增强了代码的灵活性

【缺陷】

1. 模板会导致代码膨胀问题，也会导致编译时间变长

2. 出现模板编译错误时，错误信息非常凌乱，不易定位错误