1. 仿函数
仿函数（Functor），也称为函数对象 （Function Object），是重载了函数调用操作符 () 的类对象。它看起来像一个函数，但本质上是一个对象，兼具函数的调用便利性和对象的状态灵活性。
仿函数可以看作是一个类，但是这个类重载了操作符（），可以像调用函数一样调用这个类。
示例代码，Less和Greater就是仿函数
cpp
struct Less
{
bool operator() (const T& x, const T& y) const
{
return x < y;
}
};
template<class T>
struct Greater
{
bool operator() (const T& x, const T&) const
{
return x > y;
}
};
// 默认大的优先级高
template<class T, class Container = std::vector<T>, class Compare=Less<T>>
仿函数用法一：
仿函数用法二：
示例代码：
cpp
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
bool operator<(const Date& d)const
{
return (_year < d._year) ||
(_year == d._year && _month < d._month) ||
(_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);
}
bool operator>(const Date& d)const
{
return (_year > d._year) ||
(_year == d._year && _month > d._month) ||
(_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day);
}
friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
{
_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
return _cout;
}
struct PDateLess
{
bool operator()(const Date* p1, const Date* p2)
{
return *p1 < *p2;
}
};
struct DelEven
{
bool operator()(int x)
{
return x % 2 == 0;
}
};
int main()
{
bit::priority_queue<Date*, vector<Date*>, PDateLess> pq;
pq.push(new Date(2025, 1, 1));
pq.push(new Date(2025, 1, 3));
pq.push(new Date(2025, 1, 2));
while (!pq.empty())
{
cout << *pq.top() << " ";
pq.pop();
}
cout << endl;
vector<int> v1 = { 1,6,1,7,3,8,9,3 };
// < 升序
// > 降序
/*greater<int> gt;
sort(v1.begin(), v1.end(), gt);*/
sort(v1.begin(), v1.end(), greater<int>());
for (auto e : v1)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
list<int> lt1 = { 1,2,3,4,4,5,6,7 };
// 按某个条件去删除，条件用仿函数控制
// 比如删除所有的偶数
lt1.remove_if(DelEven());
for (auto e : lt1)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}结果：
【注意】
辨析异同：
加了括号
没加括号
第一行的sort函数的第三个参数是传了一个匿名函数
第二行的priority_queue的第三个参数是传了一个实例化对象
greater<int> 是类模板，greater<int>() 是构造出的一个匿名对象 ，它重载了 operator()，可以像函数一样被调用
2. 模板进阶
2.1 非类型模板参数
模板参数分类类型形参与非类型形参。
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。
示例代码：
cpp
template<class T, size_t N = 10>
class Stack
{
private:
T _a[N];
int _top;
};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
C++中用非类型的模板参数作为形参的类型：array
cpp
#include<array>
void func(int* a, int n)
{
// 不能使用范围for, 传的是指针
for (auto e : a)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}注意array上面的一种情况，因为C中用数组首元素的指针代表该数组的地址，所以上面的情况遍历不了数组a。
array和int a[] 的区别：
区别一：
区别二：
array的封装性更好，可以直接进行传递
2.2 模板的特化
2.2.1 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
示例代码：
cpp
// 函数模板的特化
template<class T>
bool Less(T left, T right)
{
return left < right;
}
int main()
{
cout << Less(1, 2) << endl; // 可以比较，结果正确
Date* p1 = new Date(2025, 1,1);
Date* p2 = new Date(2025, 1, 3);
cout << Less(p1, p2) << endl; // 可以比较，结果错误
return 0;
}可以看到，Less绝对多数情况下都可以正常比较，但是在特殊场景下就得到错误的结果。上述示
例中，p1指向的d1显然小于p2指向的d2对象，但是Less内部并没有比较p1和p2指向的对象内
容，而比较的是p1和p2指针的地址，这就无法达到预期而错误。
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。
2.2.2 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。
cpp
// 对上述函数模板实现一个特化版本
// 特化：针对某些类型进行特殊化处理
template<>
bool Less<Date*>(Date* left, Date* right)
{
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。
cpp
bool Less(Date* left, Date* right)
{
return *left < *right;
}前言：
cpp
const T* p1
T* const p2这两者的区别？
非常容易弄错的点！！
如果Date*特化替代T，则容易写成第二张图片的形式，但是错误的。const修饰的T内容不可变
错误写法：
正确写法：
cpp
template<class T>
bool Less(const T& left, const T& right)
{
return left < right;
}
//const T* p1 指针本身指向的内容不可变
//T* const p2 指针本身不可变
// 特化版本形参结构跟原模板必须保持一致，比如说原模板是const的形参，特化版本也必须是
// 对上述函数模板实现一个特化版本
// 特化：针对某些类型进行特殊化处理
template<>
bool Less<Date*>(Date* const & left, Date* const & right)
{
return *left < *right;
}
int main()
{
cout << Less(1, 2) << endl; // 可以比较，结果正确
Date* p1 = new Date(2025, 1, 1);
Date* p2 = new Date(2025, 1, 3);
cout << Less(p1, p2) << endl; // 可以比较，结果错误
return 0;
}这样很容易出错，这样我们直接给出比较的函数即可
cpp
template<class T>
bool Less(const T& left, const T& right)
{
return left < right;
}
bool Less(Date* left, const Date* right)
{
return *left < *right;
}
int main()
{
cout << Less(1, 2) << endl; // 可以比较，结果正确
Date* p1 = new Date(2025, 1, 1);
Date* p2 = new Date(2025, 1, 3);
cout << Less(p1, p2) << endl; // 可以比较，结果错误
return 0;
}2.2.3 类模板特化
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。
类模板特化，对内部成员没有要求，也就是说原模板定义的，特化版本可以不定义，也可以新增
cpp
// 类模板的特化
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, double>
{
public:
Data() { cout << "Data<int, double> 特化" << endl; }
void func() {}
};②偏特化/半特化
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：
偏特化有以下两种表现方式：
- 部分特化，将模板参数类表中的一部分参数特化。
cpp
// 偏特化/半特化
template<class T1>
class Data<T1, double>
{
public:
Data() { cout << "Data<T1, double> 特化" << endl; }
};- 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
cpp
// 限制实例化参数是指针
template<class T1, class T2>
class Data<T1*, T2*>
{
public:
Data() { cout << "Data<T1*, T2*> 特化" << endl; }
void func()
{
cout << typeid(T1).name() << endl;
cout << typeid(T2).name() << endl;
}
};
cpp
// 限制实例化参数是引用
template<class T1, class T2>
class Data<T1&, T2&>
{
public:
Data() { cout << "Data<T1&, T2&> 特化" << endl; }
void func()
{
cout << typeid(T1).name() << endl;
cout << typeid(T2).name() << endl;
}
};③类模板特化应用示例
cpp
template<class T>
struct Less
{
bool operator()(const T& x, const T& y) const
{
return x < y;
}
};对于日期对象可以直接排序，并且结果是正确的。但是如果待排序元素是指针，结果就不一定正确。因为：sort最终按照Less模板中方式比较，所以只会比较指针，而不是比较指针指向空间中内容，此时可以使用类版本特化来处理上述问题
cpp
namespace bit
{
template<class T>
struct Less
{
bool operator()(const T& x, const T& y) const
{
return x < y;
}
};
// 特化版本
template <>
struct Less<Date*>
{
//bool operator() (const Date* const& x, const Date* const& y) const
bool operator() (const Date* x, const Date* y) const
{
return *x < *y;
}
};
// 偏特化，所有指针都按照指向的内容去比较
/*template <class T>
struct Less<T*>
{
bool operator() (const T* x, const T* y) const
{
return *x < *y;
}
};*/
template <>
struct Greater<Date*>
{
bool operator() (const Date* const& x, const Date* const& y) const
{
return *x > *y;
}
};
}
int main()
{
bit::priority_queue<Date*> pq;
//bit::priority_queue<Date*, vector<Date*>, bit::Greater<Date*>> pq;
pq.push(new Date(2025, 1, 1));
pq.push(new Date(2025, 1, 3));
pq.push(new Date(2025, 1, 2));
while (!pq.empty())
{
cout << *pq.top() << " ";
pq.pop();
}
cout << endl;
return 0;
}2.3 模板分离编译
2.3.1 什么是分离编译
一个程序（项目）由若干个源文件共同实现，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。
2.3.2 模板的分离编译
math.h------ 头文件（声明）
math.cpp------ 实现文件（定义）
main.cpp------ 主程序
cpp
// a.h
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right);
// a.cpp
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right;
}
// main.cpp
#include"a.h"
int main()
{
Add(1, 2);
Add(1.0, 2.0);
return 0;
}发生典型报错：无法解析外部符号->链接错误->找不到函数的地址
预处理->编译->汇编->链接
2.3.3 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。
-
模板定义的位置显式实例化。这种方法不实用，不推荐使用。
推荐阅读：
2.2.4 模板总结
【优点】
-
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
-
增强了代码的灵活性
【缺陷】
-
模板会导致代码膨胀问题，也会导致编译时间变长
-
出现模板编译错误时，错误信息非常凌乱，不易定位错误