本编介绍模板进阶内容~
1、非类型模板参数
2、引入模板的特化
3、函数模板的特化
4、类模板的特化
5、类模板特化的应用
6、库里array静态数组与普通静态数组的区别
7、模板的分离编译
1、非类型模板参数
- 模板参数分为 类型模板参数 和 非类型模板参数，初阶介绍的在 class/typename 之后跟类型名的写法，就是 类型模板参数 的写法。
- 非类型模板参数，就是用一个 常量 当作 类模板/函数模板 的参数，在 类模板/函数模板 中，就是当作常数用的。
namespace bit
{
// 定义一个模板类型的静态数组
template<class T, size_t N = 10>
class array
{
public:
//…
private:
T _array[N];
size_t _size;
};
}
📌非类型模板参数适合的类型：整型；bool类型 也属于整型家族，"bool flag = 0" 可以隐式类型转换 "bool flag = false"。
📌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。
📌C++20开始支持浮点数。
📌非类型模板参数必须在编译期就能确认结果。宏定义是在预处理阶段就开始替换了。
2、引入模板的特化
🥇通常情况下，模板可以实现类型无关的代码，因为你想要什么类型，够可以通过模板实例化出来，但是会遇到特殊场景，就需要特殊处理，也就是模板的特化；即在原模版的基础上，针对特殊类型进行特殊化的实现方式。
🥇模板的特化细分为 "函数模板特化" 和 "类模板特化"。
特殊场景
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;
}
📌指针类型传进模板，模板实例化的类直接是拿着地址比较的。
3、函数模板的特化
函数模板特化的步骤：
// 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
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;
}
📌一般情况下，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，通常就直接给出相应的函数：
bool Less(Date* left, Date* right)
{
return *left < *right;
}
📌简单易书写，相对出错率小。
4、类模板的特化
📌类模板的特化细分为 "全特化" 和 "半特化/偏特化"。
- 全特化，即将模板参数列表的所有参数都确定化
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/半特化，仅对部分模板参数施加类型约数、仍保留可变模板参数，用于匹配一类类型，区别于全部参数固定的全特化。
基础模板
template<class T1, class T2>
class Data
{
public:
Data() {cout<<"Data<T1, T2>" <<endl;}
private:
T1 _d1;
T2 _d2;
};
// 将第二个参数特化为int
template <class T1>
class Data<T1, int>
{
public:
Data() {cout<<"Data<T1, int>" <<endl;}
private:
T1 _d1;
int _d2;
};
📌类模板偏特化的指针/引用版本，所有类型的引用和指针都匹配调用的各自偏特化的版本。
📌里面的 "T" 是类型，不是指针，可操作性更强了。
//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
}
5、类模板特化的应用
📌algorithm 里面的 sort 函数，其实是按指针比的，此时就可以用特化的知识解决问题，达到预期效果。
#include<vector>
#include<algorithm>
template<class T>
struct Less
{
bool operator()(const T& x, const T& y) const
{
return x < y;
}
};
int main()
{
Date d1(2022, 7, 7);
Date d2(2022, 7, 6);
Date d3(2022, 7, 8);
vector<Date> v1;
v1.push_back(d1);
v1.push_back(d2);
v1.push_back(d3);
// 可以直接排序，结果是日期升序
sort(v1.begin(), v1.end(), Less<Date>());
vector<Date*> v2;
v2.push_back(&d1);
v2.push_back(&d2);
v2.push_back(&d3);
// 可以直接排序，结果错误日期还不是升序，而v2中放的地址是升序
// 此处需要在排序过程中，让sort比较v2中存放地址指向的日期对象
// 但是走Less模板，sort在排序时实际比较的是v2中指针的地址，因此无法达到预期
sort(v2.begin(), v2.end(), Less<Date*>());
return 0;
}
// 对Less类模板按照指针方式特化
template<>
struct Less<Date*>
{
bool operator()(Date* x, Date* y) const
{
return *x < *y;
}
};
6、库里array静态数组与普通静态数组的区别
📌最大的区别就是库里的array静态数组对于越界读写的检查是严格且万无一失的，原因就是在底层实现的时候，对于越界读写会有assert断言。
7、模板的分离编译
📌解决方案：
