【C++模板】类模板的全部特例化和局部特例化(偏特化-partial specialization)

简介: 【C++模板】类模板的全部特例化和局部特例化(偏特化-partial specialization)

类模板的Stack实现

为了方面下面的使用,这里我们需要手动实现一个Stack类。由于实现的较为简单,这里就直接放出源码了。


头文件MyStack.h

#pragma once
#include <vector>
#include <string>
#include <stdexcept>
using std::vector;
using std::string;
template<class  T>
class MyStack
{
public:
  void Push(T const& t);
  void Pop();
  T Top() const;
  inline bool Empty() const
  {
    return elems.empty();
  }
private:
  std::vector<T> elems;
};


源文件MyStack.cpp

#include "MyStack.h"
template<class T>
void MyStack<T>::Push(T const& t)
{
  elems.push_back(t);
}
template<class T>
void MyStack<T>::Pop()
{
  if (false == elems.empty())
  {
    throw std::out_of_range("Stack<>::Pop(): empty stack!");
  }
  elems.pop_back();
}
template<class T>
T MyStack<T>::Top() const
{
  if (false == elems.empty())
  {
    throw std::out_of_range("Stack<>::Pop(): empty stack!");
  }
  return elems.back();
}


类模板的全部特例化(偏特化)

通过特例化(偏特化)类模板,可以优化基于某种特定类型的实现,还可以为特定类型提供特殊的操作。


写法

当我们需要特例化一个类模板时,我们必须在最开始的地方添加template<>尖括号中间没有任何内容,然后还需要在函数头的地方指明特例化的类型。

tempate<>
class ClassName<特例化的类型>
{
]


特例化MyStack

对比基本MyStack类,其实我们就是把原本为T类型该为你特例化的类型就好了。最主要的我们在特例化的实现中可以修改原本基本类模板的实现,基本类模板中用的是vector,而特例化string类型中用的是list。

template<>
class MyStack<string>
{
public:
  void Push(string const& t);
  void Pop();
  string Top() const;
  inline bool Empty() const
  {
    return elems.empty();
  }
private:
  std::list<string> elems;
};
void MyStack<string>::Push(string const& t)
{
  elems.push_back(t);
}
void MyStack<string>::Pop()
{
  if (false == elems.empty())
  {
    throw std::out_of_range("Stack<>::Pop(): empty stack!");
  }
  elems.pop_back();
}
string MyStack<string>::Top() const
{
  if (false == elems.empty())
  {
    throw std::out_of_range("Stack<>::Pop(): empty stack!");
  }
  return elems.back();
}


类模板的局部特例化(偏特化)

而有时候我们并不需要重写所有的方法,那么就可以通过局部特例化来进行实现。

基本类模板

先实现一个基本类模板,有俩个模板参数分别是T1、T2。

template<class T1, class T2>
class Class1{ ... };

局部特例化

俩个模板参数相同的类型

template<class T>
class Class1<T, T>
{
};


第二个模板参数为int类型

template<class T>
class Class1<T, int>
{
};

俩个模板参数都是指针的类型

template<class T1, class T2>
class Class1<T1*, T2*>
{
};

调用

Class1<int, float> c1;
  Class1<float, float> c2;
  Class1<float, int> c3;
  Class1<int*, float*> c4;


局部特例化导致的二义性

比如上面我们同时实现了俩个模板参数都为int类型的和俩个模板参数都是指针类型,那么我们实例化Class1<int, int> c5; 时编译就会报错,存在二义性。所以我们在实现局部特例化时也需要考虑二义性的问题。

Class1<int, int> c5; //  error C2752: 'Class1<int,int>': more than one partial specialization matches the template argument list

那么对于上述存在的二义性问题我们可以实现一种俩个类型相同且类型为指针的特例化。

template<class T>
class Class1<T*, T*>
{
};


缺省模板实参

类模板中还可以和函数一样设置缺省值, 还可以引用之前的模板参数。这个缺省值就被称为缺省模板实参。


例如下面第二个模板参数为缺省参数。将这个与文章开头自定义的Stack模板类结合起来,就可以实现动态的指定存储数据的容器类型了。 有兴趣的读者朋友可以尝试自己实现哦。

template <class T1, typename T2 = std::vector<T1> >
class Class2
{
public:
  void test(T1 t);
};
template<class T1, typename T2>
void Class2<T1, T2>::test(T1 t)
{
  //test 
}


总结

类模板是具有如下性质的类:在类的实现中,可以有一个或多个类型还没有被指定。

为了使用类模板,你可以传入某个具体类型作为模板实参;然后编译器将会基于该类型来实例化类模板。

对于类模板而言,只有那些被调用的成员函数才会被实例化。·你可以用某种特定类型特例化类模板。

你可以用某种特定类型局部特例化类模板。

你可以为类模板的参数定义缺省值,这些值还可以引用之前的模板参数。

目录
相关文章
|
1月前
|
缓存 算法 程序员
C++STL底层原理:探秘标准模板库的内部机制
🌟蒋星熠Jaxonic带你深入STL底层:从容器内存管理到红黑树、哈希表,剖析迭代器、算法与分配器核心机制,揭秘C++标准库的高效设计哲学与性能优化实践。
C++STL底层原理:探秘标准模板库的内部机制
|
5月前
|
存储 算法 安全
c++模板进阶操作——非类型模板参数、模板的特化以及模板的分离编译
在 C++ 中,仿函数(Functor)是指重载了函数调用运算符()的对象。仿函数可以像普通函数一样被调用,但它们实际上是对象,可以携带状态并具有更多功能。与普通函数相比,仿函数具有更强的灵活性和可扩展性。仿函数通常通过定义一个包含operator()的类来实现。public:// 重载函数调用运算符Add add;// 创建 Add 类的对象// 使用仿函数return 0;
209 0
|
5月前
|
人工智能 机器人 编译器
c++模板初阶----函数模板与类模板
class 类模板名private://类内成员声明class Apublic:A(T val):a(val){}private:T a;return 0;运行结果:注意:类模板中的成员函数若是放在类外定义时,需要加模板参数列表。return 0;
162 0
|
5月前
|
存储 编译器 程序员
c++的类(附含explicit关键字,友元,内部类)
本文介绍了C++中类的核心概念与用法,涵盖封装、继承、多态三大特性。重点讲解了类的定义(`class`与`struct`)、访问限定符(`private`、`public`、`protected`)、类的作用域及成员函数的声明与定义分离。同时深入探讨了类的大小计算、`this`指针、默认成员函数(构造函数、析构函数、拷贝构造、赋值重载)以及运算符重载等内容。 文章还详细分析了`explicit`关键字的作用、静态成员(变量与函数)、友元(友元函数与友元类)的概念及其使用场景,并简要介绍了内部类的特性。
254 0
|
7月前
|
编译器 C++ 容器
【c++11】c++11新特性(上)(列表初始化、右值引用和移动语义、类的新默认成员函数、lambda表达式)
C++11为C++带来了革命性变化,引入了列表初始化、右值引用、移动语义、类的新默认成员函数和lambda表达式等特性。列表初始化统一了对象初始化方式,initializer_list简化了容器多元素初始化;右值引用和移动语义优化了资源管理,减少拷贝开销;类新增移动构造和移动赋值函数提升性能;lambda表达式提供匿名函数对象,增强代码简洁性和灵活性。这些特性共同推动了现代C++编程的发展,提升了开发效率与程序性能。
294 12
|
9月前
|
编译器 C++ 开发者
【C++篇】深度解析类与对象(下)
在上一篇博客中,我们学习了C++的基础类与对象概念,包括类的定义、对象的使用和构造函数的作用。在这一篇,我们将深入探讨C++类的一些重要特性,如构造函数的高级用法、类型转换、static成员、友元、内部类、匿名对象,以及对象拷贝优化等。这些内容可以帮助你更好地理解和应用面向对象编程的核心理念,提升代码的健壮性、灵活性和可维护性。
|
8月前
|
设计模式 安全 C++
【C++进阶】特殊类设计 && 单例模式
通过对特殊类设计和单例模式的深入探讨,我们可以更好地设计和实现复杂的C++程序。特殊类设计提高了代码的安全性和可维护性,而单例模式则确保类的唯一实例性和全局访问性。理解并掌握这些高级设计技巧,对于提升C++编程水平至关重要。
177 16
|
9月前
|
编译器 C语言 C++
类和对象的简述(c++篇)
类和对象的简述(c++篇)
|
8月前
|
编译器 C++
类和对象(中 )C++
本文详细讲解了C++中的默认成员函数,包括构造函数、析构函数、拷贝构造函数、赋值运算符重载和取地址运算符重载等内容。重点分析了各函数的特点、使用场景及相互关系,如构造函数的主要任务是初始化对象,而非创建空间;析构函数用于清理资源;拷贝构造与赋值运算符的区别在于前者用于创建新对象,后者用于已存在的对象赋值。同时,文章还探讨了运算符重载的规则及其应用场景,并通过实例加深理解。最后强调,若类中存在资源管理,需显式定义拷贝构造和赋值运算符以避免浅拷贝问题。
|
8月前
|
存储 编译器 C++
类和对象(上)(C++)
本篇内容主要讲解了C++中类的相关知识,包括类的定义、实例化及this指针的作用。详细说明了类的定义格式、成员函数默认为inline、访问限定符(public、protected、private)的使用规则,以及class与struct的区别。同时分析了类实例化的概念,对象大小的计算规则和内存对齐原则。最后介绍了this指针的工作机制,解释了成员函数如何通过隐含的this指针区分不同对象的数据。这些知识点帮助我们更好地理解C++中类的封装性和对象的实现原理。