C++模板特化 - 技术栈

1.非类型模板参数

模板参数分为类型形参与非类型形参

类型形参：出现在模板参数列表，跟在class或typename参数类型名称

非类型形参：将常量当作类模板的一个参数，在类模板中可以将该参数当成常量使用

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#include<iostream>
template<int N=10>
class test{
int arr[N];
};

int main(){
    test<10> a;
}//非类型模板参数可以特化

2.模板特化

模板特化概念用处，通常模板存在一些无法处理的特殊情况，比如对单个类型需要特殊处理，就需要对模板进行特化

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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 d1(2022, 7, 7);
Date d2(2022, 7, 8);
cout << Less(d1, d2) << endl; // 可以比较，结果正确
Date* p1 = &d1;
Date* p2 = &d2;
cout << Less(p1, p2) << endl; // 可以比较，结果错误
return 0;
}

这时候就需要对Date*类型进行特化

模板特化分为函数模板特化和类模板特化

函数模板的特化步骤：

首先需要定义一个基础函数模板
在template关键字后添加一对空尖括号<>
在函数名后的尖括号中明确指定要特化的类型
函数参数列表必须与基础模板完全一致，否则可能导致编译错误

通常对于函数模板特化都是直接重载函数，不建议特化函数模板

类模板特化

类模板特化有全特化和偏特化

全特化即是将模板参数列表中所有的参数都特化

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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;
};
void TestVector()
{
Data<int, int> d1;
Data<int, char> d2;
}

偏特化主要是部分参数特化

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

偏特化还可以对模板参数进一步加限制比如引用和指针，而非只是部分参数特化

复制代码

//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;
};
void test2 ()
{
Data<double , int> d1; // 调用特化的int版本
Data<int , double> d2; // 调用基础的模板
Data<int *, int*> d3; // 调用特化的指针版本
Data<int&, int&> d4(1, 2); // 调用特化的指针版本
}

需要注意的是指针和引用特化后的参数T1 T2 并不代表指针和引用类型，而是他原本的类型

比如传进去int* 那T1就是int 而非int* 引用也是如此

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// 情况1：T 本身是指针
template<typename T>
void func1(T a) {
    // 如果传入 int*，T 就是 int*
    // a 的类型是 int*
}

// 情况2：T 不是指针，参数是指向 T 的指针
template<typename T>
void func2(T* a) {
    // 如果传入 int*，T 就是 int
    // a 的类型是 int*
}

int main() {
    int x = 10;
    int* ptr = &x;
    
    func1(ptr);  // T = int*, a = int*
    func2(ptr);  // T = int, a = int*
}

3.模板类的分离编译

模板类不能把声明与定义分离写在.h与.cpp文件下，因为在.h定义的类中类是特化的，在编译的时候没有链接，类就不知道自己特化的类型是什么，所以类就没有被实例化，但在链接的时候.cpp需要.h，于是就找不到这个类，会导致最后的链接错误

所以想要解决可以在.h直接声明特化类型，但这样写不太好；或者直接不让.h .cpp分离开写，声明定义不分离