非类型模板参数/模板的特化/模板的分离编译

2023-03-21 208

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简介： 对模板进一步地认识和学习！

1.非类型模板参数

模板参数分为类型形参与非类型形参：

①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，即我们平时写的class T之类的

②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。

温馨提示：

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

③非类型模板参数基本上只适用于整型，是个整型常量！

看下面实例代码：我们可以通过非类型模板参数去灵活地定义数组空间的大小！

//定义一个模板类型的静态数组template<classT,size_tN>classArray{
public:
//......private:
T_a[N];
};
intmain()
{
Array<int,10>arr1;//arr1的空间大小为10Array<double, 100>arr2;//arr2的空间大小为100Array<char, 1>arr3;//arr3的空间大小为1return0;
}

2.模板的特化

一些情况：

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（比如int*这种）的可能会得到一些错误的结果，需要特殊处理，比如下面的代码：

template<classT>boolLess(Tleft, Tright)
{
returnleft<right;
}
intmain()
{
cout<<Less(1, 2) <<endl; // 可以比较，结果正确Dated1(2022, 7, 7);
Dated2(2022, 7, 8);
cout<<Less(d1, d2) <<endl; // 可以比较，结果正确Date*p1=&d1;
Date*p2=&d2;
cout<<Less(p1, p2) <<endl; // 可以比较，结果错误return0;
}

可以看到，Less绝对多数情况下都可以正常比较，但是在特殊场景下就得到错误的结果。上述示例中，p1指向的d1显然小于p2指向的d2对象，但是Less内部并没有比较p1和p2指向的对象内容，而比较的是p1和p2指针的地址，因此导致结果错误，并且每次运行，结果可能都是不一样的。

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。

函数模板特化

⭐函数模板特化的步骤：

①必须要先有一个基础的函数模板，即先写一个正常的函数模板，然后再写特化版本的

②关键字template后面接一对空的尖括号<>，是空的！是空的！不写模板参数！

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

//基础函数模板  ①template<classT>boolLess(Tleft, Tright)
{
returnleft<right;
}
//函数模板特化template<>//②boolLess<Date*>(Date*left, Date*right)//③④{
return*left<*right;
}
intmain()
{
cout<<Less(1, 2) <<endl; // 可以比较，结果正确Dated1(2022, 7, 7);
Dated2(2022, 7, 8);
cout<<Less(d1, d2) <<endl; // 可以比较，结果正确Date*p1=&d1;
Date*p2=&d2;
cout<<Less(p1, p2) <<endl; // 可以比较，结果正确return0;
}

但是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。

boolLess(Date*left, Date*right)
{
return*left<*right;
}

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

类模板特化

类模板特化有全特化和偏特化两种，就跟缺省值有全缺省和半缺省一样（联系起来记住）

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，也就是说，我的这个类模板特化后，传进去的类型是确定的！

//基础类模板template<classT1,classT2>classData{
public:
Data()
    {
cout<<"Data<T1,T2>"<<endl;
    }
private:
T1_d1;
T2_d2;
};
//全特化template<>classData<double,char>{
public:
Data()
    {
cout<<"Data<double,char>"<<endl;
    }
private:
double_d1;
char_d2;
};
intmain()
{
Data<int, int>d1;
Data<double, char>d2;
return0;
}

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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。偏特化的template关键字后面的<>不为空。

偏特化有以下两种表现方式，看下面实例代码：

①部分特化：将模板参数类表中的一部分参数特化

//基础类模板template<classT1,classT2>classData{
public:
Data()
    {
cout<<"Data<T1,T2>"<<endl;
    }
private:
T1_d1;
T2_d2;
};
// 将第二个参数特化为inttemplate<classT1>classData<T1, int>{
public:
Data() 
    { 
cout<<"Data<T1, int>"<<endl; 
    }
private:
T1_d1;
int_d2;
};

偏特化之所以叫偏特化，就不仅仅只是限制一半的模板参数，而是可以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，比如我可以限制泛型T只能推演成指针类型或引用类型。如下实例代码：

//参数类型进一步限制//两个参数偏特化为指针类型template<classT1,classT2>classData<T1*, T2*>{
public:
Data()
    {
cout<<"Data<T1*, T2*>"<<endl;
    }
};
//两个参数偏特化为引用类型template<classT1, classT2>classData<T1&, T2&>{
public:
Data()
    {
cout<<"Data<T1&, T2&>"<<endl;
    }
};

3.模板的分离编译

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。

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.htemplate<classT>TAdd(constT&left, constT&right);
// a.cpptemplate<classT>TAdd(constT&left, constT&right)
{
returnleft+right;
}
// main.cpp#include"a.h"intmain()
{
Add(1, 2);
Add(1.0, 2.0);
return0;
}