【C++】模板进阶
一. 非类型模板参数
模板参数分为：类类型形参与非类型形参。
类型形参：出现在模板参数列表中，跟在class或者typename之后的参数类型名称。
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。
非类型形参：
//该常量（N）不能被修改且必须为整形
template<class T, size_t N>
class Stack
{
public:
void func()
{
// 常量，不能修改，但是执行执行程序不一定会报错，要看有没有实例化这个函数
N = 0;
}
private:
T _a[N];
int _top;
};
int main()
{
Stack<int, 10> st1; // 10
Stack<int, 100> st2; // 100
// 按需实例化(调用了才会实例化)
//这里调用了func函数后（也就是实例化了该函数），就会报错，因为func含函数里面有对N进行修改的操作
//模板参数N为常量不可修改
st1.func();
return 0;
}
类型形参:
template<class T1, class T2>
注意：
- 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。
- 非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果。
二. 模板的特化
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
template<class T>
bool Less(T left, T right)
{
return left < right;
}
int main()
{
Date d1(2022, 7, 7);
Date d2(2022, 7, 8);
cout << Less(d1, d2) << endl; // 可以比较，结果正确
Date* p1 = &d1;
Date* p2 = &d2;
//由于p1，p2是地址，每次执行程序给d1，d2分配的地址是随机的，所以达不到目的
cout << Less(p1, p2) << endl; // 可以比较，结果错误
return 0;
}
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
函数模板的特化步骤：
- 必须要先有一个基础的函数模板
- 关键字template后面接一对空的尖括号<>
- 函数名后跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型
- 函数形参表: 必须要和模板函数的基础参数类型完全相同，如果不同编译器可能会报一些奇怪的错误。
// 必须先有一个基础函数模板，才可以特化 -- 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)
{
//比较地址里面的类容，来达到目的
return *left < *right;
}
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是将该函数直接给出。
bool Less(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
1. 全特化
全特化：将模板参数列表中所有的参数都确定化
//必须先有一个基础函数模板，才可以特化
template<class T1, class T2>
class Data
{
public:
Data() {cout<<"Data<T1, T2>" <<endl;}
private:
T1 _d1;
T2 _d2;
};
//全特化
template<>
class Data<int, char>
{
public:
Data() {cout<<"Data<int, char>" <<endl;}
private:
int _d1;
char _d2;
};
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。比如对于以下模板类：
template<class T1, class T2>
class Data
{
public:
Data() {cout<<"Data<T1, T2>" <<endl;}
private:
T1 _d1;
T2 _d2;
};
偏特化有以下两种表现方式：
（1） 部分特化
将模板参数类表中的一部分参数特化。
// 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;
};
（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
//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 test ()
{
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
}
三. 模板分离编译
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。
2. 模板的分离编译
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：
3. 解决方法
- 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。
//声明和定义在同一个文件里面
#include<deque>
namespace wch
{
//
template<class T, class Container = std::deque<T>>
class stack
{
public:
void push(const T& x);
void pop();
T& top()
{
return _con.back();
}
size_t size()
{
return _con.size();
}
bool empty()
{
return _con.empty();
}
private:
Container _con;
};
template<class T, class Container>
void stack<T, Container>::push(const T& x)
{
_con.push_back(x);
}
template<class T, class Container>
void stack<T, Container>::pop()
{
_con.pop_back();
}
}
- 模板定义的位置显式实例化。这种方法不实用，不推荐使用。
