C++模版进阶

一、非类型模版参数

之前学习的模版，参数一般是某种类型，但其实非类型的参数也可以定义在模版里面，但也有一定的限制，只可以定义整形家族的参数，而且具有常量性

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。

namespace chk
{// 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;}；
}

二、模板的特化

1.概念

模板的特化是针对一些较为特殊的情况，可以针对模板的某一种或者某一类实例化去进行特殊的处理，在某些场景下会特别方便

例如，在使用堆时若是想传指针，实际想比较的是指针所指向的内容时，可以对模版进行特化，在针对传模板参数为两个指针时进行特殊处理

// 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;
}

2.特化

特化分为全特化和偏特化，其目的都是为了对模版部分实例化，根据不同的要求进行特殊的处理

特化的格式是：

对需要进行特化处理的部分参数，在template列表里不写，不进行特化的照写，到函数名后一一对应，将特化的部分给具体值或者类型，不特化的部分照写模板，例如：

template<class T,class U,char N>
class chk
{//...
}//全特化
template<>
class chk<int,double,5>
{//...
}//偏特化U为int
template<class T,char N>
class chk<T,int,N>
{//...
}

（1）全特化

全特化是指模板参数全确定的情况下，进行特殊处理，对所有模板参数都进行特化

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;
};

（2）偏特化

在部分情况下会需要针对某一种具体的情况进行处理，可以用全特化，而往往过多的可以是针对某一类情况进行特殊处理，偏特化的范围是比全特化的范围更大的

偏特化也分两种方式，一种是部分特化，一种是将模板参数进一步的限制，举个例子

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

这是用来给下面两种特化做对比举例的类

部分特化

将部分模板参数特化成具体的类型或者常量，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;
};

对参数进一步限制

例如你穿过来的是指针或者是引用，则会走特化的那一块，这种特化的格式要注意，template里的参数不能省略

//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; };

三、模板的分离编译

模板通常不支持将声明和定义放在两个文件中进行编译，其原因是在链接前，两个文件分别进行预处理，编译，汇编，最后再链接，在编译阶段，由于模板的定义与声明分离，在定义部分并不会完成模板的实例化，也就无法具体的对类或函数里的内容进行编译，而在声明部分则是由于存在声明，依然通过了编译阶段，到了链接时，由于定义的部分未被实例化，因此找不到具体的地址去执行相关的函数，因此会出现链接错误

可以使用显示实例化解决，但这种方式并不推荐

通常我们选择将声明和定义放到同一个文件当中，较短的定义直接在类里面定义，较长的可以选择在类里面声明，在类外面（同一个文件中）定义。

四、模板的优缺点总结

【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