【C++】学习笔记——模板进阶

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十一、模板进阶

1. 非类型模板参数

模板参数分为类型形参和非类型形参 。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 。

// 第一个形参为类型形参，第二个缺省形参为非类型形参
template<class T, size_t N = 10>

#include<iostream>
using namespace std;template<class T, size_t N>
class arr
{// N可以用来分配初始空间
};int main()
{arr<int, 10> a1;arr<int, 1000> a2;return 0;
}

在C++20之前，只支持整形做非类型模板参数 。

2. 按需实例化

类模板在实例化这个类的时候，会按需实例化（调用了哪个成员函数就实例化哪个函数） 。

#include<iostream>
using namespace std;template<class T, size_t N>
class arr
{
public:T& operator[](size_t index){// 该函数参数不匹配size(1);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;
};int main()
{// 不去调用 operator[] 时，检查不出来错误arr<int, 10> a1;arr<int, 1000> a2;return 0;
}

当调用出错的部分的函数时才能检查出错误：

int main()
{// 不去调用 operator[] 时，检查不出来错误arr<int, 10> a1;arr<int, 1000> a2;// 调用operator[]a1[1];return 0;
}

3. 模板的特化

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。比如说我们有这样一个函数模板：

template<class T>
bool less(T left, T right)
{return left < right;
}

该函数模板可以比较大小，但是假如有人错误的传入 地址 当实参，这里必然会出现不确定的结果。如果我们想要传地址也让其结果正确的话，我们就可以使用 模板的特化 。特化就是将模板特殊化，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。即新增一个特化后的模板。

#include<iostream>
using namespace std;// 函数模板
template<class T>
bool Less(T left, T right)
{return left < right;
}// 特化后的模板
template<>
bool Less<int*>(int* left, int* right)
{return left < right;
}

此时，要是实例化的参数更符合特化就使用特化模板进行实例化，否则使用普通的函数模板进行实例化。

函数模板的特化步骤：

1. 必须要先有一个基础的函数模板
2. 关键字template后面接一对空的尖括号<>
3. 函数名后跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型
4. 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。

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，即直接实现一个特殊的函数构成重载。

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，因此函数模板不建议特化。

类模板的特化

类模板特化也分为 全特化 和 偏特化 。
全特化即是将模板参数列表中所有的参数都确定化。偏特化是任何针对模版参数进一步进行条件限制设计的特化版本

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>   // 参数都全部给定
{
public:Data(){cout << "Data<int, char>" << endl;}
private:int _d1;char _d2;
};// 半特化/偏特化
template<class T>
class Data<T, char>     // 不是全特化的特化
{
public:Data(){cout << "Data<T, char>" << endl;}
private:int _d1;char _d2;
};

类模板的偏特化还可以这样使用：

//两个参数偏特化为指针类型 
template <class T1, class T2>
class Data<T1*, T2*>
{
public:Data(){cout << "Data<T1*, T2*>" << endl;}
private:T1 _d1;T2 _d2;
};

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 。

4. 模板的分离编译

模板不建议声明和定义分离 。当声明和定义分离时，声明处有调用，所以知道模板实例化的类型，但是没有实现功能，定义处没有调用，可以实现功能但是不知道实例化的类型，所以定义处在编译时，并不会生成地址，导致链接时找不到地址从而产生链接错误。

解决方法有两种：①模板定义的位置显式实例化。（这种方法不实用，不推荐使用）②不进行声明和定义分离，将定义也放在.h头文件里 。

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未完待续