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C++模板的特化超詳細(xì)精講_C 語言

作者：Rookiep ? 更新時間： 2022-09-29 編程語言

一、泛型編程

我們前面已經(jīng)學(xué)過函數(shù)的重載，實現(xiàn)了在函數(shù)名相同的情況下，實現(xiàn)不同的功能！

例如：

void Swap(int& left, int& right)
{
	int temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}
void Swap(double& left, double& right)
{
	double temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}
void Swap(char& left, char& right)
{
	char temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}

利用函數(shù)重載雖然實現(xiàn)了“通用”的交換函數(shù)，但是會有以下問題：

  • 重載的函數(shù)僅僅是類型不同，代碼復(fù)用率低，只要有新的類型時，有需要用戶自己增加新的重載函數(shù)。
  • 代碼的可維護性低，一個出錯可能所有的重載都出錯。

??????：在C++中是否存在一個模具，通過給這個模具中填充不同的材料(類型），來獲得不同的鑄件（即生成具體的代碼）。

泛型編程：編寫與類型無關(guān)的通用代碼，是代碼復(fù)用的一種的手段。模板是泛型編程的基礎(chǔ)。

二、函數(shù)模板

2.1、函數(shù)模板的概念

函數(shù)模板代表了一個函數(shù)家族，該函數(shù)模板與類型無關(guān)，在使用時被參數(shù)化，根據(jù)實參類型產(chǎn)生函數(shù)的特定類型版本。

2.2、函數(shù)模板的格式

template<typename T1, typename T2,…,typename Tn>

返回值類型 函數(shù)名（參數(shù)列表）{}

template<typename T>
void Swap(T& left, T& right)
{
	T temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}

??注意：typename 是用來定義函數(shù)模板參數(shù)關(guān)鍵字的，也可以用class，但是不可以用struct。

2.3、函數(shù)模板的原理

函數(shù)模板我們可以理解為一個藍圖，它本身并不是函數(shù)，在編譯器編譯階段根據(jù)傳入的實參類型來推演生成對應(yīng)類型的函數(shù)以供調(diào)用，也叫做函數(shù)模板的實例化。

2.4、函數(shù)模板的實例化

用不同類型的對象使用函數(shù)模板時，稱為函數(shù)模板的實例化。模板參數(shù)實例化分為隱式實例化和顯示實例化。

2.4.1、隱式實例化

讓編譯器根據(jù)實參推演模板參數(shù)的實際類型。

template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
	return left + right;
}
int main(){
	int a1 = 10, a2 = 20;
	double d1 = 10.0, d2 = 20.0;
	Add(a1, a2);
	Add(d1, d2);
	//Add(a1, d1);
	Add(a1, (int)d1);
	system("pause");
	return 0;
}

2.4.2、顯示實例化

讓函數(shù)名后的<>中指定模板參數(shù)的實際類型。

int main(){
	int a = 10;
	double b = 20.0;
	//Add(a, (int)b);//隱式
	Add<int>(a, b);//顯示
	system("pause");
	return 0;
}

Add(a, b);目的在于如果類型不匹配，編譯器會嘗試進行隱式類型轉(zhuǎn)換，如果無法轉(zhuǎn)換成功編譯器將會報錯。

三、類模板

3.1、類模板的定義格式

template<typename T1, typename T2,…,typename Tn>

class 類模板名

{

//類內(nèi)成員

}；

3.1、類模板的實例化

類模板實例化與函數(shù)模板實例化不同，類模板實例化傳的是類型，而函數(shù)模板實例化傳的是對象，類模板實例化需要在類模板名字后面跟上<>，然后將實例化類型放在<>中即可！

vector<int> s1;

??:與普通類不同，這里vector是類名，而vector才是類型。

四、模板的特化

4.1、概念

通常情況下，我們使用模板可以實現(xiàn)一些與類型無關(guān)的代碼，但是對于一些特殊類型可能會得到一些錯誤的結(jié)果，需要特殊處理。

template<class T>
bool Less(T left, T right){
	return left < right;
}
//特化
template<>
bool Less<Date*>(Date* p1, Date* p2)
{
	cout << "調(diào)用的模板函數(shù)的特化" << endl;
	return *p1 < *p2;
}
//只要是指針  都可以調(diào)用這個，這個思想很重要
//偏特化的帶限制條件（指針類型可調(diào)）
template<class T>
bool Less(T* left, T* right)
{
	cout << "調(diào)用的函數(shù)模板" << endl;
	return *left < *right;
}

代碼解釋：當(dāng)我們在實參部分傳的是Date型指針的時候，如果不特化處理，結(jié)果會出錯。

上述就是在原模板的基礎(chǔ)上針對特殊類型所進行特殊化的實現(xiàn)方式。模板特化中分為函數(shù)模板特化和類模板特化。

4.2、函數(shù)模板特化步驟

  • 必須要先有一個基礎(chǔ)的函數(shù)模板。
  • 關(guān)鍵字template后面接一隊空的<>。
  • 函數(shù)名后跟一對<>，尖括號中指定需要特化的類型。
  • 函數(shù)形參表：必須要和模板函數(shù)的基礎(chǔ)參數(shù)類型完全相同，如果不同編譯器可能會報一些奇怪的錯誤。
template<class T>
bool Less(T left, T right){
	return left < right;
}
//特化
template<>
bool Less<Date*>(Date* p1, Date* p2)
{
	cout << "調(diào)用的模板函數(shù)的特化" << endl;
	return *p1 < *p2;
}

4.3、類模板的特化

4.3.1、全特化

全特化就是將模板參數(shù)中所有的參數(shù)都確定化

//類模板
template<class T1, class T2>
class data
{
public:
	data(T1 a, T2 b)
		:_a(a)
		, _b(b)
	{
		cout << "data<T1, T2>" << endl;
	}
private:
	T1 _a;
	T2 _b;
};
//全特化
template<>
class data <int, char>
{
public:
	data(int a, char b)
		:_a(a)
		, _b(b)
	{
		cout << "全特化data<int, char>" << endl;
	}
private:
	int _a;
	char _b;
};
int main()
{
	data<int, int> s1(1, 2);
	data<int, char> s2(1, 'a');
}

4.3.2、偏特化

偏特化：任何針對模板參數(shù)進一步進行條件限制設(shè)計的特化版本。比如對一下類模板：

//類模板
template<class T1, class T2>
class data{
public:
	data(T1 a, T2 b)
		:_a(a)
		, _b(b)
	{
		cout << "data<T1, T2>" << endl;
	}
private:
	T1 _a;
	T2 _b;
};

??????偏特化有以下兩種變現(xiàn)方式：

部分特化：將模板參數(shù)中的一部分參數(shù)特化

//半特化
// 1、將模板參數(shù)類表中的一部分參數(shù)特化。
template<class T1>
class data<T1, char> {
public:
	data(T1 a, char b)
		:_a(a)
		, _b(b)
	{
		cout << "偏特化data<T1, char>" << endl;
	}
private:
	T1 _a;
	char _b;
};

參數(shù)進一步限制：偏特化并不僅僅是指特化部分參數(shù)，而是針對模板參數(shù)更進一步的條件限制所設(shè)計出來的特化版本。

// 2、偏特化并不僅僅是指特化部分參數(shù)，而是針對模板參數(shù)更進一步的條件限制所設(shè)計出來的一個特化版本。
template<class T1, class T2>
class data <T1*, T2* > {
public:
	data(T1 a, char b)
		:_a(a)
		, _b(b)
	{
		cout << "Data<T1*, T2*>" << endl;
	}
private:
	T1 _a;
	T2 _b;
};
template<class T1, class T2>
class data<T1&, T2&>
{
public:
	data(const T1& a, const T2& b)
		:_a(a)
		, _b(b)
	{ cout << "Data<T1&, T2&>" << endl; }
private:
	const T1& _a;
	const T2& _b;
};
int main(){
	data<char*, char*> s6(1,2);
	data<int&, int&> s7(1, 2);
	system("pause");
	return 0;
}

代碼解釋：

  • 第一個是兩個參數(shù)特例化為指針類型（只要傳的是指針，就走對應(yīng)的）。
  • 第二個是兩個參數(shù)特例化為引用類型。

原文鏈接：https://blog.csdn.net/qq_43727529/article/details/125837145

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