C++笔记 模板的进阶知识

目录

1. 非类型模板参数

2.模板的特化

2.1 函数模板的特化

 2.2 类模板的特化

2.2.1 全特化

 2.2.2 偏特化

3.模板的分离编译

3.1 什么是分离编译？

3.2 模板的分离编译

4.模板的总结

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模板的初阶内容：(594条消息) C++模板的原理和使用_全貌的博客-CSDN博客_c++模板实现原理https://blog.csdn.net/qq_64105689/article/details/126693075?spm=1001.2014.3001.5501

1. 非类型模板参数

模板的参数分为 类类型形参和非类型形参

类类型形参：出现在模板参数列表中，由class 和 typename关键字修饰

非类型形参：用一个常量来做类(函数)模板的参数，在类(函数)中可将该参数当作常量使用

namespace test
{//实现一个包含非类型模板参数的静态数组template<class T, size_t N = 10>//在类中，可以将N当作常量使用class array{public:T& operator[](size_t i){return _arr[i];}const T& operator[](size_t i){return _arr[i];}bool empty(){//...}private:K _arr[N];size_t size;};
}

字符串、浮点数、类对象是不允许作为非类型模板参数

非类型模板参数必须在编译时就确定结果

2.模板的特化

使用模板可以编写一些与类型无关的代码，但在面对特殊类型结果就会错误

比如实现了一个比较函数Less,大部分情况下比较的结果都是正确的，但是对指针类型，比较的是指针存放地址的大小，结果显然易见是错误的，这时候模板的特化很好的解决了这样的问题

template<class T>
bool Less(const T& a, const T& b)
{return a < b;
}
int main()
{int a1 = 7;int a2 = 6;cout << Less(a1, a2) << endl;//比较的是a1和a2的值//结果正确int* ptr1 = &a1;int* ptr2 = &a2;cout << Less(ptr1, ptr2) << endl;//比较的是a1和a2的地址//应返回false,打印0，结果错误return 0;
}

2.1 函数模板的特化

1.必须先有一个函数模板

template<class T>//要特化的函数模板
void Func(T& left, T& right)
{
};

2.template后面跟空的<>

template<>//跟一对空的<>
void Func<int*>(int* val1,int* val2)
{}

3.函数名后跟一对尖括号，括号内是要特化的类型

template<>//跟一对空的<>
void Func<int*>(int* val1,int* val2)//函数名Func后跟要特化的类型
{}

4.形参列表必须跟模板参数完全相同，不然就会出现一些奇怪的错误

template<>//跟一对空的<>
void Func<int*>(int* val1,int* val2)//函数名Func后跟要特化的类型
{//新参列表的类型要与特化的类型int*一致        
}

 当然函数模板是不建议使用特化的，因为遇到一些复杂的类型函数模板不好处理时，可以直接显示写出该函数。

bool Func(int* left,int* right)
{return *left < *right;
}

 2.2 类模板的特化

2.2.1 全特化

顾名思义，就是将函数模板参数全部确定化

template<class T1, class T2>
class Func
{
public: Func(){cout << "Func() T1,T2" << endl;}
private:T1 _a1;T2 _a2;
};template<>
class Func<char, int>
{
public: Func(){cout << "Func char, int" << endl;}
private:char _a1;int _a2;
};int main()
{Func<int,int> f1;Func<char,int> f2;return 0;
}

 2.2.2 偏特化

针对任意模板参数进行特殊处理

偏特化分为两种：

1.部分特化

就是特化模板参数的部分，其他跟全特化一致        

2.对参数更进一步的限制

 比如模板参数为T1,T2,那么可以特化为<T1*, T2*>、<T1&,T2&>的版本

template<class T1, class T2>
class Func
{
public: Func(){cout << "Func() T1,T2" << endl;}
private:T1 _a1;T2 _a2;
};
template<>
class Func<T1*, T2*>
{
public: Func(){cout << "Func() T1*,T2*" << endl;}
private:T1* _a1;T2* _a2;
};
template<>
class Func<T1&, T2&>
{
public: Func(){cout << "Func() T1&,T2&" << endl;}
private:T1& _a1;T2& _a2;
};

3.模板的分离编译

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，通过编译形成目标文件，最后将目标文件链接形成单一的可执行文件，执行的过程就叫做分离编译。

3.2 模板的分离编译

举个例子：

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

C/C++程序要运行，要经过 预处理 -> 编译 -> 汇编 -> 链接

编译：对程序按照语言特性进行词法、语法、语义分析，错误检查无误后生成汇编代码

头文件不参加编译，编译器对程序内多个源文件是单独分开独立编译的。

链接，将多个.obj文件链接到一起，并处理没有解决的地址问题

解决方法：将.h跟.cpp文件放入一个文件xxx.hpp或xxx.h里面 

4.模板的总结

优点:

1.模板复用了代码，增加了开发效率，C++的模板库(STL)也因此而诞生

 2.增强了代码的灵活性

缺点：

1.模板会导致代码膨胀的问题，编译时间变长

2.模板编译错误时，错误信息非常凌乱，不易定位错误