目录
1. 非类型模板参数
模板参数分 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。
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 。
// 静态数组
// 非类型模板参数 -- 常量
template<class T, size_t N>
class Array
{
private:
T _a[N];
};
int main()
{
Array<int, 10> a1; // 10
Array<double, 1000> a2; // 1000
return 0;
}
2. 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
,需要特殊处理,
// 函数模板 -- 参数匹配
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);//日期
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;
}
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 函数模板特化
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。
// 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
//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。
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;
}
该种实现简单明了,代码的可读性高,容易书写,因为对于一些参数类型复杂的函数模板,特化时特别给出,因此函数模板不建议特化。
2.3 类模板特化
特化又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:任何针对模版参数进一步进行条件限制设计的特化版本。
偏特化又有两种表现方式:部分特化和参数更进一步的限制
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<double, char>
{
public:
Data() { cout << "Data<double, char>" << endl; }
};
// 半特化、偏特化
template<class T1>
class Data<T1, char>
{
public:
Data() { cout << "Data<T1, char>" << endl; }
};
// 参数类型进一步限制
template<class T1, class T2>
class Data<T1*, T2*>
{
public:
Data() { cout << "Data<T1*, T2*>" << endl; }
};
template<class T1, class T2>
class Data<T1&, T2&>
{
public:
Data() { cout << "Data<T1&, T2&>" << endl; }
};
int main()
{
Data<int, int> d1;
Data<double, double> d2;
Data<double, char> d3;
Data<char, char> d4;
Data<char*, char*> d5;
Data<char, int*> d6;
Data<double*, int*> d7;
Data<double&, int&> d8;
return 0;
}
3 模板分离编译
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。
3.2 模板的分离编译
假如有以下场景,模板的声明与定义分离开,在头文件中进行声明,源文件中完成定义:
// 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;
}
解决方法:
1. 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。2. 模板定义的位置显式实例化 。这种方法不实用,不推荐使用。
4. 模板总结
【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