【C++初阶】13. 模板进阶

简介: 【C++初阶】13. 模板进阶

我们之前认识的模板参数都是类型模板参数,如下所示:
在这里插入图片描述
但是在模板进阶当中,我们需要学习新概念:非类型模板参数

1. 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。

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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比较的函数模板
    在这里插入图片描述

    2.2 函数模板特化

    函数模板的特化步骤:
  3. 必须要先有一个基础的函数模板
  4. 关键字template后面接一对空的尖括号<>
  5. 函数名后跟一对尖括号,尖括号中指定需要特化的类型
  6. 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 Less(T left, T right)
{
   
   
    return left < right;
}

// 针对某些类型进行特殊处理 -- Date*
template<>
bool Less<Date*>(Date* left, Date* right)
{
   
   
    return *left < *right;
}

2.3 类模板特化

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

2.3.1 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

// 全特化
template<>
class Data<double, char>
{
   
   
public:
    Data() {
   
    cout << "Data<double, char>" << endl; }
};

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
偏特化有以下两种表现方式:
部分特化
将模板参数类表中的一部分参数特化。

// 半特化、偏特化
template<class T1>
class Data<T1, char>
{
   
   
public:
    Data() {
   
    cout << "Data<T1, char>" << endl; }
};

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
// 限制为指针
template<class T1, class T2>
class Data<T1*, T2*>
{
   
   
public:
    Data() {
   
    cout << "Data<T1*, T2*>" << endl; }
};
// 限制为引用
template<class T1, class T2>
class Data<T1&, T2&>
{
   
   
public:
    Data() {
   
    cout << "Data<T1&, T2&>" << endl; }
};

3 模板分离编译(不推荐)

3.1 什么是分离编译

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。

3.2 模板的分离编译

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.h
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right);
// a.cpp
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
   
   
 return left + right;
}
// main.cpp
#include"a.h"
int main()
{
   
   
 Add(1, 2);
 Add(1.0, 2.0);

 return 0;
}

分析:
在这里插入图片描述

3.3 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。(也就是说模板不推荐声明定义分离)
  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。

4. 模板总结

【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
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