C++模板进阶

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一、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。
• 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。

相当于一个整型常量

template<size_t N>
void Print()
{
	cout << "N = " << N  << endl;
}

int main()
{
	Print<10>();
	Print<20>();
	Print<30>();
	return 0;
}

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。（好像最新的C++版本是支持其他类型的，但是现在的编译器还不支持）
2. 非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果。

二、模板的特化

2.1 引入特化

一般设计的模板是具有普适性的，但有时候会有一些特殊情况，是模板不能正常处理的，这时候就需要设计一个特例化的模板出来，这就叫做模板的特化。

设计一个比较函数模板 ，对普通的单个变量可以正常比较，但是对于一个字符数组呢？

template<class T>
bool IsEqual(const T& left, const T& right)
{
	return left == right;
}

而这个时候我们需要对字符串特殊处理，让这个函数能够比较字符串

2.2 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。

template<class t>
bool isequal(const t& left, const t& right)
{
	return left == right;
}
// 函数模板的特化, 针对字符串
template<>
bool isequal<const char*>(const char* left , const char* right )
{
	return strcmp(left, right) == 0;
}
//针对字符数组
bool IsEqual(const char* left , const char* right)
{
	return strcmp(left, right) == 0;
}

2.3 类模板特化

类模板的特化有可以分为两类：全特化和偏特化
例如对Date类：

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

2.3.1 偏特化

偏特化又有以下两种表现方式

1. 部分特化

template<class T1>
class Date<T1,int>
{
public:
	Date(int d)
		:_d1(d)
	{
		cout << "Date :" << _d1 << endl;
	}
private:
	int _d1;
};

2. 参数限制

template<class T1,class T2>
class Date<T1&, T2&>
{
public:
	Date(int d)
		:_d1(d)
	{
		cout << "Date :" << _d1 << endl;
	}
private:
	int _d1;
};

分别调用

2.3.2 全特化

template<>
class Date<int, int>
{
public:
	Date(int d)
		:_d1(d)
	{
		cout << "Date :" << _d1 << endl;
	}
private:
	int _d1;
};

优先匹配符合的全特化

三、模板分离编译

此时对于普通函数，在链接的时候，就能找到另一个文件函数实现对应的地址，但是模板没有编译，就没有生成对应机器码，也就不存在函数的地址，所以对于函数模板，就会出现链接失败错误，其实是编译时就出了错误。

模拟一下

project.h 声明模板函数

#pragma once

#include
using namespace std;

template<class T>
void Swap(T& x, T& y);

template<class T>
class A
{
public:
	void f();
};

project.cpp 定义模板函数

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include"project.h"
template<class T>
void Swap(T& x, T& y)
{
	T tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}

template<class T>
void A<T>::f()
{
	cout << "f()" << endl;
}

test.cpp 调用模板函数

#include"project.h"
int main()
{
	int a = 10, b = 20;
	Swap(a, b);

	//A a;  构造函数也没有编译生成，无法定义对象
	A<int>* p = nullptr;
	p->f();
	return 0;
}

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。这种方法不实用，不推荐使用。比如在project.cpp 对模板实例化声明。

//在project.cpp文件里面
//用一个就得显示实例化一个，非常麻烦
//实例化模板函数，实例化为一个int型的
template void Swap<int>(int& x, int& y);

//实例化类里面的函数

template void A<int>::f();

这样就可以成功调用了。但还是推荐用第一种。

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