【C++】模板进阶

【C++】模板进阶

1.非类型模板参数

先回忆下之前学过的模板

Add为一个类型形参模板，图中不管是将a，b还是c，d传参到Add函数中使用都会自动识别出数据类型并进行处理。

接下来让我们看一下这串代码，并思考：我们知道在这个我们自己写的array类中，里面的成员变量使用了指针实现了动态数组，那我们如果需要的是静态数组呢，该如何修改代码？

部分朋友可能会想到使用宏定义 #define N 10 ,T* array–>T array[N] 并且按照应用需求时刻来修改N值来实现对array静态数组的实现

但是如果我们面对的是这样的情况：a1数组中需要存放100个int类型的数据，a2数组中需要存放1000个double类型的数据，a3数组中需要存放10000个float类型数据。 我们使用这个宏定义还能解决问题吗？

接下来介绍我们今天将要学习的内容：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

如此使用非类型模板参数，就很好解决了上述问题

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.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，需要特殊处理。比如：实现了一个专门用来进行小于的函数

在这里，如果按照我们的预期，代码执行结果应为：0，0，0

0，0，1？ 这里为什么会出现1。大家可以很明显的看到p1，p2分别为地址，并不能直接进行比较，那我们该如何解决该问题呢？

此时，就需要对模板进行特化。即：在原模版类的基础上，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：

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错

接下来，我们就对Less函数模板进行特化，处理日期类对象地址不能进行正确比较的问题

cout <

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将函数直接给出。

bool Less(Date* left,Date* right)
{
 	return *left>*right;
}

这种实现简单明了，代码的可读性高，容易书写，因为对于一些参数类型辅助的函数模板，特化时特别给出，因此函数模板不建议特化。

2.3类模板特化

2.3.1 全特化

全特化是将模板参数列表中所有的参数都确定化

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

private:
	T1 _t1;
	T2 _t2;
};
// 全特化
template<>
class Date<int ,char>
{
	Date()
	{
		cout << "Date" << endl;
	}
private:
	int _t1;
	char _t2;
};

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

1.部分特化

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

private:
	T1 _t1;
	T2 _t2;
};
//偏特化
template<class T1>
class Date<T1,char>
{
	Date()
	{
		cout << "Date" << endl;
	}
private:
	T1 _t1;
	char _t2;
};

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。

// 参数类型进一步限制
template<class T1, class T2>
class Date<T1*, T2*>
{
public:
	Date()
	{
		cout << "Data" << endl; 
	}
};

template<class T1, class T2>
class Date<T1&, T2&>
{
public:
	Date()
	{ 
		cout << "Data" << endl; 
	}
};

2.3.3 类模板特化应用示例

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

private:
	T1 _t1;
	T2 _t2;
};
// 全特化
template<>
class Date<int ,char>
{
public:
	Date()
	{
		cout << "Date" << endl;
	}
};
//偏特化
template<class T1>
class Date<T1,char>
{
public:
	Date()
	{
		cout << "Date" << endl;
	}
};
// 参数类型进一步限制
template<class T1, class T2>
class Date<T1*, T2*>
{
public:
	Date()
	{
		cout << "Data" << endl; 
	}
};

template<class T1, class T2>
class Date<T1&, T2&>
{
public:
	Date()
	{ 
		cout << "Data" << endl; 
	}
};
int main()
{
	Date<int, int> d1;
	Date<double, double> d2;
	Date<double, char> d3;
	Date<char, char> d4;

	Date<char*, char*> d5;
	Date<char, int*> d6;
	Date<double*, int*> d7;

	Date<double&, int&> d8;
    return 0;
}

3.总结

【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