C++进阶篇----模板进阶

初阶的参考:模板初阶

模板进阶

1、非类型模板参数

模板参数分为：类型参数、非类型参数

类型参数：跟在class或者typename之后的参数类型名称

非类型形参：用一个常量作为类模板的一个参数，在类模板中可将参数当常量来使用

template<class T,size_t N=10>
class bit
{
private:T _array[N];size_t _size;
public:size_t size(){return sizeof(_array);}
};

这里可以与‘宏’做比较，俩者功能有一定的相似之处，注：浮点数，类对象以及字符不允许作为非类型模板参数

2、类模板的特化

2.1概念

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。

class date
{
public:date(int year, int month, int day) :_year(year), _month(month), _day(day) {}bool operator<(const date &d) const{if (_year < d._year) { return true; }else if (_year == d._year && _month < d._month)return true;else {if (_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day)return true;else return false;}}
private:int _year;int _month;int _day;
};template<class T>
bool Less(T left, T right)
{return left < right;
}int main()
{//常数cout << Less<int>(1, 2) << endl;//类date d1(2025, 5, 17);date d2(2025, 5, 18);cout << Less(d1, d2) << endl;//指针，这里结果比较的是指针的大小，而非期望达到比较里面内容date* t1 = &d1;date* t2 = &d2;cout << Less(t1, t2) << endl;return 0;
}

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：

特化步骤：需要现有一个基础的函数模板，关键字template后面接<>

函数名后跟<>,函数形参表必须和模板函数的基础参数类型完全相同

//对之前的Less特化
template<>
bool Less<Date*>(Date* left, Date* right)
{return *left < *right;
}

特化也是模板的特殊化,当有现成的特化与函数调用匹配,那么就用特化,没有那么就去用模板去生成一个在调用(编译器在底层生成,并非我们看到的生成)

2.3类模板特化

全特化即是将模板参数列表中的所有参数都确定化

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

偏特化:部分特化

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

3、模板的分离编译

3.1概念

一个程序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行程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

当模板特化和模版实例并没有在一个文件,声明和定义为放在一起

// 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;}

所以最好是声明与定义放在一起

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