【C++模板进阶】

一、模板使用时的一个小注意点

在使用模板时，在有些场景下需要加上typename来告诉编译器这里是类型，否则会编译不通过。如：我想写一个不只是针对vector类型打印数据该怎么改写上面的代码呢？

#include<iostream>
using namespace std;#include<vector>void Print(const vector<int>& v)
{vector<int>::const_iterator it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << " ";}cout<<endl;
}
int main()
{vector<int> v;v.push_back(10);v.push_back(20);v.push_back(30);v.push_back(40);v.push_back(50);Print(v);return 0;
}

首先对于泛型编程的思想一般都会考虑到用模板，所以一般我们都会这么改写代码。如：

#include<iostream>
using namespace std;#include<vector>
template<class Container>
void Print(const Container& v)
{Container::const_iterator it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << " ";it++;}cout<<endl;
}
int main()
{vector<int> v;v.push_back(10);v.push_back(20);v.push_back(30);v.push_back(40);v.push_back(50);Print(v);return 0;
}

但是呢这种代码连编译都通过不了。如：

为什呢？
其实是编译器不知道Container::const_iterator这个是类型还是对象
需要在前面加上typename告诉编译器这个是类型，等模板实例化后再去找。如：

二、非类型模板参数

假设有这样一个场景，我需要创建2个静态的顺序表。一个顺序表的容量是10个，另一个是1000个，该怎么玩呢？按照常规的方法肯定是玩不了的，这时就需要非类型模板参数了。可以这么玩。如：

namespace Ting
{template<class T,size_t N>class vector{private:T _arr[N];size_t capapcity;};
}int main()
{Ting::vector<int, 10> v1;Ting::vector<int, 1000> v2;return 0;
}

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且不能被修改。

三、类模板的特化

3.1函数模板的特化

直接先看代码，见一见猪跑。

//函数模板的特化
template<class T>
bool Less(T x, T y)
{return x < y;
}//对函数模板进行特化
template<>
bool Less<int*>(int* x, int* y)
{return *x < *y;
}
int main()
{int a = 2, b = 1;cout << Less(&a, &b) << endl;return 0;
}

乍一看是不是感觉函数模板特化有点与函数重载类似？感觉这个没啥用，但是这个是错觉。如：

//函数模板的特化
template<class T>
bool Less(T x, T y)
{return x < y;
}//对函数模板进行特化
template<class T>
bool Less(T* x, T* y)
{return *x < *y;
}
int main()
{int a = 2, b = 1;double c = 2.1, d = 2.2;cout << Less(&a, &b) << endl;cout << Less(&c, &d) << endl;return 0;
}

这种写法比函数重载要方便多了。
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。

3.2类模板的特化

类模板的特化的步骤：
1.必须要有基础的类模板
2.关键字template后面接一对空的尖括号<>
3.类名后跟一对尖括号<>,尖括号中指定需要特化的类型。
类模板的特化分为：全特化和偏特化

3.2.1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。

//函数模板的全特化
template<class T1,class T2>
class Ting
{
public:Ting(){cout << "Ting<T1,T2>" << endl;}
};
template<>
class Ting<int,char>
{
public:Ting(){cout << "Ting<int,char>" << endl;}
};
template<>
class Ting<double, char>
{
public:Ting(){cout << "Ting<double,char>" << endl;}
};int main()
{Ting<int, float> zft01;Ting<double, char> zft02;Ting<int, char> zft03;Ting<float, int> zft04;return 0;
}

3.2.2偏特化

//函数模板的偏特化
template<class T1, class T2>
class Ting
{
public:Ting(){cout << "Ting<T1,T2>" << endl;}
};template<class T1>
class Ting<T1,int>
{
public:Ting(){cout << "Ting<T1,int>" << endl;}
};template<class T1>
class Ting<T1, double>
{
public:Ting(){cout << "Ting<T1,double>" << endl;}
};//还可以对某种类型参数做进一步限制 如：
template<class T1,class T2>
class Ting<T1*,T2*>
{
public:Ting(){cout << "Ting<T1*,T2*>" << endl;}
};template<class T1, class T2>
class Ting<T1&, T2&>
{
public:Ting(){cout << "Ting<T1&,T2&>" << endl;}
};int main()
{return 0;
}

四、模板的分离编译

4.1模板不支持分离编译

比如有这样一个Add函数。如：
.h文件

#pragma once
template<class T>
T Add(T x, T y);

.cpp文件

#include"Add.h"template<class T>
T Add(T x, T y)
{return x + y;
}

测试文件

//模板的分离编译
#include"Add.h"
int main()
{cout << Add(1, 2) << endl;return 0;
}

运行时就会出现这样的报错。如：

4.2模板分离编译报错的分析

为什么会这样呢？
分析：
C/C++程序要运行，一般要经历一下步骤：
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。注意头文件不参与编译，编译器对工程中的多个源文件是分离开单独编译的。
链接：将多个obj文件合成一个，并处理没有解决的地址问题。

4.2解决方案

第一种方法：显示实例化
.cpp文件

#include"Add.h"template<class T>
T Add(T x, T y)
{return x + y;
}//显示实例化
template
int Add(int x,int y);
int Add(double x, double y);

(以上的方法不推荐)
第二种方法：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。

五、模板的总结

【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】
3. 模板会导致代码膨胀问题，也会导致编译时间变长
4. 出现模板编译错误时，错误信息非常凌乱，不易定位错误