【C++】模板进阶

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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。

非类型模板参数注意事项：

1.常量

2.必须时整型

代码例子：

template<class T, size_t N>
class Stack
{
public:void func(){//常量，不能修改N = 0;}
private:T _a[N];int _top;
};template<class T, size_t N>
class BB
{};int main()
{Stack<int, 10> st1; // 10Stack<int, 100> st2; // 100// 按需实例化(调用了才会实例化)//st1.func();return 0;
}

这里我使用了非类型模板参数，并且在func函数修改了N，这是不被允许的，但是为什么不报错呢？

这是我没有调用，没有实例化，所以不会报错，并且非类型模板参数也不能传除整型以外的类型。

2、利用模板使用STL容器

#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
using namespace std;template<class Container>
void Print(const Container& v)
{// 编译不确定Container::const_iterator是类型还是对象// typename就是明确告诉编译器这里是类型，等模板实例化再去找// typename Container::const_iterator it = v.begin();auto it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;
}
int main()
{/*A aa;A::const_iterator = aa.begin();*/vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;Print(v);list<int> lt;lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4);for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl;Print(lt);return 0;
}

我在Print函数里面使用模板，我们就可以传各种的容器去打印，这样可以使Print函数泛型化了

3、模板的特化

3.1、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

函数模板特化的步骤：

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。

3.2、全特化

template<class T>
bool Less(T left, T right)
{return left < right;
}// 函数模板的特化
template<>
bool Less<int*>(int* left, int* right)
{return *left < *right;
}bool Less(int* left, int* right)
{return *left < *right;
}//template<class T>
//bool Less(T* left, T* right)
//{
//	return *left < *right;
//}int main()
{cout << Less(1, 2) << endl;int a = 1, b = 2;cout << Less(&a, &b) << endl;double c = 1.1, d = 2.2;cout << Less(&c, &d) << endl;return 0;
}

第一个模板Less函数是进行比较非指针的并且两个参数类型相同的比较，否则结果是不正确的。因为如果是指针的话它是按地址来比较的，我们是想按内容去比较，所以我们可以使用模板的 全特化来进行特殊处理一下或者使用函数重载进行特殊处理。或者我们可以使用像第四个Less函数一样进行特殊处理，这样只要它们是两个类型相同的指针就会按内容去比较了。因为编译器是会调用更匹配的函数进行调用。

3.3、偏特化

#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
using namespace std;template<class T1, class T2>
class Data
{
public:Data() { cout << "Data<T1, T2>" << endl; }
private:T1 _d1;T2 _d2;
};// 假设我针对int double要进行特殊处理
// 全特化
template<>
class Data<int, double>
{
public:Data() { cout << "Data<int,double>" << endl; }
private:
};
// 偏特化 ： 特化部分参数
template<class T1>
class Data<T1, double>
{
public:Data() { cout << "Data<T1, double>" << endl; }
private:
};// 偏特化 ： 可能是对某些类型的进一步限制
template<class T1, class T2>
class Data<T1*, T2*>
{
public:Data() { cout << "Data<T1*, T2*>" << endl; }
private:
};template<class T1, class T2>
class Data<T1&, T2&>
{
public:Data() { cout << "Data<T1&, T2&>" << endl; }
private:
};int main()
{Data<int, int> d1;Data<int, double> d2;Data<int*, double> d3;Data<double, double> d4;Data<double*, double*> d5;Data<void*, int*> d6;Data<int&, double&> d7;return 0;
}

在这里插入图片描述

我们使用偏特化时必须要有一个基础的模板，否则就会报错，小编偏特化出一系列的模板，编译器就会找到更匹配的模板来进行调用

4、模板的分离编译

4.1、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。

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;
}