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一、非类型模板参数
二、模板的特化
2.1 模板特化概念
2.2 函数模板特化
2.3 类模板特化
2.3.1 全特化
2.3.2 偏特化
三、模板分离编译
四、模板总结#xff08;优缺点#xff09; 前言#xff1a;之前模板初阶并没有把 C模板讲完#xff0c;因为当时没有接触…目录
一、非类型模板参数
二、模板的特化
2.1 模板特化概念
2.2 函数模板特化
2.3 类模板特化
2.3.1 全特化
2.3.2 偏特化
三、模板分离编译
四、模板总结优缺点 前言之前模板初阶并没有把 C模板讲完因为当时没有接触 STL下面讲解模板后半部分
一、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
templateclass T, size_t N
class T 就是类型参数size_t N 就是非类型形参
例如要实现一个静态数组的类就需要用到非类型模板参数
templateclass T, size_t N //N非类型模板参数
class StaticArray
{
public:size_t arraysize(){return N;}
private:T _array[N]; //利用非类型模板参数指定静态数组的大小
};
使用非类型模板参数后就可以在实例化对象的时候指定所要创建的静态数组的大小
测试代码
void Test()
{StaticArrayint, 10 a1; //定义一个大小为10的静态数组cout a1.arraysize() endl; //10StaticArrayint, 100 a2; //定义一个大小为100的静态数组cout a2.arraysize() endl; //100
}
运行结果 注意
非类型模板参数对于 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。非类型的模板参数在编译期就需要确认结果因为编译器在编译阶段就需要根据传入的非类型模板参数生成对应的类或函数对于第二点进行测试
void Test1()
{int n 10;StaticArrayint, n a1; //定义一个大小为10的静态数组cout a1.arraysize() endl; //10
}
运行结果 介绍 STL 的 array
array文档介绍 array 是一个固定大小的容器即静态数组array 是 C11 新增的它唯一的优点就是严格对数据越界进行检查其他优点就没有了.... array 了解就行了平时几乎不使用
注C语言的数组越界是进行抽查的不是严格每一个进行检查
二、模板的特化
2.1 模板特化概念 模板特化是给特殊类型准备特殊模板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 -- 参数匹配
templateclass T
bool Less(T left, T right)
{return left right;
}
进行测试
class Date
{
public:Date(int year 1900, int month 1, int day 1): _year(year), _month(month), _day(day){}bool operator(const Date d)const{return (_year d._year) ||(_year d._year _month d._month) ||(_year d._year _month d._month _day d._day);}bool operator(const Date d)const{return (_year d._year) ||(_year d._year _month d._month) ||(_year d._year _month d._month _day d._day);}friend ostream operator(ostream _cout, const Date d){_cout d._year - d._month - d._day;return _cout;}private:int _year;int _month;int _day;
};// 函数模板 -- 参数匹配
templateclass T
bool Less(T left, T right)
{return left right;
}
void Test2()
{cout Less(1, 2) endl; // 可以比较结果正确Date d1(2023, 2, 12);Date d2(2023, 2, 13);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
}
运行结果第三个结果错误 可以看到Less绝对多数情况下都可以正常比较但是在特殊场景下就得到错误的结果。上述示例中p1指向的d1显然小于p2指向的d2对象但是Less内部并没有比较p1和p2指向的对象内容而比较的是p1和p2指针的地址这就无法达到预期而错误 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
函数模板的特化步骤
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
修改上面的代码
class Date
{
public:Date(int year 1900, int month 1, int day 1): _year(year), _month(month), _day(day){}bool operator(const Date d)const{return (_year d._year) ||(_year d._year _month d._month) ||(_year d._year _month d._month _day d._day);}bool operator(const Date d)const{return (_year d._year) ||(_year d._year _month d._month) ||(_year d._year _month d._month _day d._day);}friend ostream operator(ostream _cout, const Date d){_cout d._year - d._month - d._day;return _cout;}private:int _year;int _month;int _day;
};// 函数模板 -- 参数匹配
templateclass T
bool Less(T left, T right)
{return left right;
}// 对Less函数模板进行特化
template
bool LessDate*(Date* left, Date* right)
{return *left *right;
}void Test2()
{cout Less(1, 2) endl; // 可以比较结果正确Date d1(2023, 2, 12);Date d2(2023, 2, 13);cout Less(d1, d2) endl; // 可以比较结果正确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结果正确
}
运行结果正确 注意一般情况下如果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都是将该函数直接给出比如上面的特化
bool Less(Date* left, Date* right)
{
return *left *right;
} 该种实现简单明了代码的可读性高容易书写因为对于一些参数类型复杂的函数模板特化时特别给出因此函数模板不建议特化
2.3 类模板特化
2.3.1 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 测试代码
templateclass T1, class T2
class Data
{
public:Data() { cout DataT1, T2 endl; }
private:T1 _d1;T2 _d2;
};//进行特化
template
class Dataint, char
{
public:Data() { cout Dataint, char endl; }
private:int _d1;char _d2;
};void Test()
{Dataint, int d1;Dataint, char d2;//调用特化的类
} 运行结果 2.3.2 偏特化 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 偏特化有以下两种表现方式部分特化和参数更进一步的限制 1部分特化 部分特化将模板参数类表中的一部分参数特化 比如对于以下模板类
templateclass T1, class T2
class Data
{
public:Data() { cout DataT1, T2 endl; }
private:T1 _d1;T2 _d2;
}; 进行部分特化
templateclass T1, class T2
class Data
{
public:Data() { cout DataT1, T2 endl; }
private:T1 _d1;T2 _d2;
};// 将第二个参数特化为int
template class T1
class DataT1, int
{
public:Data() { cout DataT1, int endl; }
private:T1 _d1;int _d2;
};void Test()
{Datachar, int d1;//调用特化的类Dataint, char d2;
}
运行结果 2参数更进一步的限制 偏特化并不仅仅是指特化部分参数而是针对模板参数更进一步的条件限制所设计出来的一个特化版本 测试代码
templateclass T1, class T2
class Data
{
public:Data() { cout DataT1, T2 endl; }
private:T1 _d1;T2 _d2;
};// 将第二个参数特化为int
template class T1
class DataT1, int
{
public:Data() { cout DataT1, 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 DataT1*, 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 DataT1, T2 endl;}
private:const T1 _d1;const T2 _d2;
};void Test()
{Datadouble, int d1; // 调用特化的int版本Dataint, double d2; // 调用基础的模板Dataint*, int* d3; // 调用特化的指针版本Dataint, int d4(1, 2); // 调用特化的指针版本
} 运行结果 三、模板分离编译
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
templateclass T
T Add(const T left, const T right);// a.cpp
templateclass T
T Add(const T left, const T right)
{return left right;
}// main.cpp
#includea.h
int main()
{Add(1, 2);Add(1.0, 2.0);return 0;
} 这里会报链接问题分析 程序要运行起来一般要经历以下四个步骤 预处理 头文件展开、去注释、宏替换、条件编译等编译 检查代码的规范性、是否有语法错误等确定代码实际要做的工作在检查无误后将代码翻译成汇编语言汇编 把编译阶段生成的文件转成目标文件链接 将生成的各个目标文件进行链接生成可执行文件解决方法 1. 将声明和定义放到一个文件 xxx.hpp 里面或者xxx.h其实也是可以的两者合并推荐使用这种 2. 模板定义的位置显式实例化。这种方法不实用不推荐使用
显示实例化如下把类型写死了没有展示模板的优势不推荐
// a.h
templateclass T
T Add(const T left, const T right);// a.cpp
templateclass T
T Add(const int left, const int right)
{return left right;
}
四、模板总结优缺点
【优点】
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)因此而产生增强了代码的灵活性
【缺陷】
模板会导致代码膨胀问题也会导致编译时间变长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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文章到这里就结束了下一篇即将更新
