C++模板进阶

简介: C++模板进阶

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主要讲解了模板进阶的内容包括非类型模板参数,模板的特化,模板的分离编译等等。


C++模板

Ⅰ.非类型模板参数

模板的参数分为类型形参非类型形参

  • 类型形参:出现模板参数列表中,跟在classtypename之后的参数类型名称
  • 非类型形参:用一个常量来作为类(函数)模板参数,在类(函数)模板内部可以被当作常量来使用。

例如:

namespace xupt
{
  //定义一个模板类型的静态数组
  template<class T, size_t N = 10>
  class array
  {
    public:
      T& operator[](size_t index){return _array[index];}
      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:

  • 非类型模板参数只能是常量整型(包括枚举);
  • 非类型模板参数必须在编译前就为一个确定的值;

Ⅱ. 模板的特化:

①什么是模板的特化:

再类模板或者函数模板的基础上,针对特殊类型所进行的特殊化的实现方式。

②模板特化分为:

  • 类模板特化
  • 函数模板特化

③那么我们为什么要进行模板的特化

如下的案例,当我们实现一个小于比较的函数模板。如下:

template<class T>
bool Less(const T &A, const T &B)
{
  return A < B;
}

我们发现这个函数大多数情况下都可以实现我们所预期的函数功能,但是当我们向这个函数的两个形参传递的是两个对象的指针这时候就会出现错误的结果,因为这时候比较的函数就会产生错误的结果。因为函数模板不会知道你向他传输的是一个指针类型,那么他就会用指针进行比较,从而产生错误的结果。所以我们要实现一个模板的特化:

Ⅱ. Ⅰ函数模板的特化

④函数模板特化的步骤:

  • 得先有一个基础的函数模板。
  • template只跟一对<>
  • 函数名后需要跟一对<><>内部需要放入需要特化的类型
  • 函数形参表:必须要和模板函数的基础参数类型完全相同

例如:

// 函数模板 -- 参数匹配
template<class T>
bool Less(T left, T right)
{
  return left < right;
}
// 对Less函数模板进行特化
template<>
bool Less<Date*>(Date* left, Date* right)
{ 
    return *left < *right;
}
int main()
{
  cout << Less(1, 2) << endl;
  Date d1(2022, 7, 7);
  Date d2(2022, 7, 8);
  cout << Less(d1, d2) << endl;
  Date* p1 = &d1;
  Date* p2 = &d2;
  cout << Less(p1, p2) << endl; // 调用特化之后的版本,而不走模板生成了
 return 0;
}

注意:

我们一般直接给出函数,而不选择进行函数模板的特化,因为对于一些参数类型复杂的函数模板,我们选择直接给出函数更加的方便快捷,代码可读性也可以保证。

Ⅱ .Ⅱ . 类模板的特化

类模板的特化:

  • 类模板的全特化
  • 类模板的偏特化
Ⅱ. Ⅱ . Ⅰ 全特化

特化就是将类模板参数中的所有参数都确定:

例如:

template<class T1, class T2>
class Data
{
  public:
    Data() {cout<<"Data<T1, T2>" <<endl;}
  private:
    T1 _d1;
    T2 _d2;
};
template<>
class Data<int, char>
{
  public:
    Data() {cout<<"Data<int, char>" <<endl;}
  private:
    int _d1;
    char _d2;
};
void TestVector()
{
  Data<int, int> d1;
  Data<int, char> d2;
}
Ⅱ . Ⅱ . Ⅱ偏特化

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

例如:

//模板类例子
template<class T1, class T2>
class Data
{
public:
 Data() {cout<<"Data<T1, T2>" <<endl;}
private:
 T1 _d1;
 T2 _d2;
};

偏特化分为两种:

  • 部分特化
    将类模板参数表中的的部分进行参数特化
    例如:
// 将第二个参数特化为int
template <class T1>
class Data<T1, int>
{
  public:
    Data() {cout<<"Data<T1, int>" <<endl;}
  private:
    T1 _d1;
    int _d2;
};
  • 参数的进一步限制:
    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。
    例如指针,引用等等;
//两个参数偏特化为指针类型
template <typename T1, typename T2>
class Data <T1*, T2*>
{ 
public:
 Data() {cout<<"Data<T1*, T2*>" <<endl;}
private:
 T1 _d1;
 T2 _d2;
};
//两个参数偏特化为引用类型
template <typename T1, typename T2>
class Data <T1&, T2&>
{
public:
 Data(const T1& d1, const T2& d2)
 : _d1(d1)
 , _d2(d2)
 {
 cout<<"Data<T1&, T2&>" <<endl;
 }
private:
 const T1 & _d1;
 const T2 & _d2; 
 };
void test2 () 
{
 Data<double , int> d1; // 调用特化的int版本
 Data<int , double> d2; // 调用基础的模板 
 Data<int *, int*> d3; // 调用特化的指针版本
 Data<int&, int&> d4(1, 2); // 调用特化的指针版本
}

Ⅲ . 模板的分离编译:

将声明和定义放到一个文件 "xxx.cpp" 里面或者"xxx.h".

到这本篇博客的内容就到此结束了。
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