C++之模板进阶

简介: C++之模板进阶



一、非类型模板参数

模板参数分为类型形参与非类型形参。

类型形参: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。

我们在一般情况下是这么定义一个静态数组的:

#define N 100
template<class T>
class array
{
private:
        T _array[N];
        size_t _size;
};

但是这样我们的静态数组的大小只能是100或者N了。这样我们可以在模板参数中添加一个参数来帮助我们确定数组的大小,它就是非类型模板参数。如下:

namespace zdl
{
 // 定义一个模板类型的静态数组
    template<class T, size_t N = 10>
    class array
    {
    public:
        T& operator[](size_t index)
        {
            return _array[index];
        }
    private:
        T _array[N];
        size_t _size;
    };
}

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(只适用于整型)。

2、 非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果。


二、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。下面举例说明:

特化:针对某些类型进行特殊化处理。

1、函数模板特化

#include<iostream>
#include<cstdbool>
using namespace std;
class Date
{
public:
  Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
  {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  }
  bool operator>(const Date& d)
  {
    if ((_year > d._year)
      || (_year == d._year && _month > d._month)
      || (_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day))
    {
      return true;
    }
    else
    {
      return false;
    }
  }
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
namespace zdl
{
  template<class T>
  bool Greater(T left, T right)
  {
    return left > right;
  }
}
int main()
{
  cout << zdl::Greater(1, 2) << endl;  //——————(1)
  Date d1(2022, 7, 7);
  Date d2(2022, 7, 8);
  cout << zdl::Greater(d1, d2) << endl; //——————(2)
  Date* p1 = &d1;
  Date* p2 = &d2;
  cout << zdl::Greater(p1, p2) << endl; //——————(3)
  return 0;
}

从上面的运行结果中我们看出了问题。p1和p2分别指向d1和d2,d1大于d2为假0,没问题,但是(3)的输出结果却是真1,这是为什么呢?因为(3)比较的是指针的地址大小,而不是比较指针指向的内容,而d1的地址大小大于d2的地址大小。可是我们的本意是为了比较p1和p2分别指向的日期的大小。那么为了能够比较指向的日期的大小,我们就需要进行函数模板特化。

template<>
bool Greater<Date*>(Date* left, Date* right)
{
  return *left > *right;
}

2、类模板特化

1、全特化

全特化即是将模板参数列表中所有的参数都确定化。

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;
}

2、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。

对于下面的类模板

template<class T1, class T2>
class Data
{
public:
    Data() {cout<<"Data<T1, T2>" <<endl;}
private:
    T1 _d1;
    T2 _d2;
};
1、部分特化

将模板参数类表中的一部分参数特化。

// 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;
};
2、将参数特化为指针或者引用
//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; 
 };

三、总结

模板优点:

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。

模板缺陷:

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。

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