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模板进阶(非类型模板参数,模板特化,模板分离编译,List和Stack)

模板进阶(非类型模板参数,模板特化,模板分离编译,List和Stack)
📅 发布时间:2026/6/19 13:16:12

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。

namespace bite { // 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];} const T& operator[](size_t index)const{return _array[index];} size_t size()const{return _size;} bool empty()const{return 0 == _size;} 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。

2. 非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果。

2. 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,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 template<class T> bool Less(T left, T right) { return left < right; } int main() { cout << Less(1, 2) << endl; // 可以比较,结果正确 Date d1(2022, 7, 7); Date d2(2022, 7, 8); 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 return 0; }

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。

2.1函数模板特化

函数模板特化步骤:

1.首先必须要有一个基本的函数模板

2.在template关键字后面加上<>

3.在函数名后面加上<>,并把需要特化的类型写入

4.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。

// 函数模板 -- 参数匹配 template<class T> bool Less(T left, T right) { return left < right; } // 对Less函数模板进行特化 template<> bool Less<Date*>(Date* left, Date* right) { return *left < *right; } int main() { cout << Less(1, 2) << endl; Date d1(2022, 7, 7); Date d2(2022, 7, 8); cout << Less(d1, d2) << endl; 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 return 0; }

注: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,实现函数重载。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。

2.2类模板特化

类模板分为全特化和偏特化

2.2.1类模板全特化

全特化:把模板参数列表中的参数都特化。

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; }

2.2.2偏特化

偏特化:1.把模板参数列表中的部分参数特化。

2.对模板参数列表的参数进行进一步约束。

1.对模板参数列表中的部分参数进行特化

template<class T1, class T2> class Data { public: Data() {cout<<"Data<T1, T2>" <<endl;} private: T1 _d1; T2 _d2; }; template<class T1> class Data<T1,int> { public: Data(){cout<<"Data<T1,int>"<<endl;} private: T1 _d1; int _d2; };

2.对参数列表的进一步约束

template<class T1,class T2> class Date{ public: Data() {cout<< "Data<T1,T2>" <<endl; } private: T1 _d1; T2 _d2; }; template<class T1*,class T2*> class Date{ public: Data() {cout<< "Data<T1*,T2*>" <<endl; } private: T1* _d1; T2* _d2; }; template<class T1&,class T2&> class Date{ public: Data() {cout<< "Data<T1&,T2&>" <<endl; } private: T1& _d1; T2& _d2; };

同时在进行匹配时也会选择最适合的进行匹配

3 模板分离编译

3.1 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。

3.2 模板的分离编译

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; }

分析:

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。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。

模板分离编译推荐阅读: http://blog.csdn.net/pongba/article/details/19130

4. 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

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