C++笔记---模板进阶
1. 非类型模板参数
模板的参数列表除了有类型参数以外，也可以有非类型的参数。
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：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 lbz
{
// 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. 在C++20之前，非类型模板参数只能是整形家族，在C++20之后才支持了浮点数类型，但是任何的自定义类型(包括string，STL中的容器)都不能作为非类型模板参数。
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。
例如一个比较大小的模板函数：
template<class T>
bool isGreater(const T& left, const T& right)
{
return left > right;
}利用自定义类型自带的">"重载，这个函数基本能够处理所有的类型比较，但是当我们传入指针时，比较结果却不是我们想要的：
int main()
{
cout << isGreater(1, 2) << endl; // 可以比较，结果正确
Date d1(2024, 9, 12);
Date d2(2004, 12, 18);
cout << isGreater(d1, d2) << endl; // 可以比较，结果正确
Date* p1 = &d1;
Date* p2 = &d2;
cout << isGreater(p1, p2) << endl; // 可以比较，结果错误
return 0;
}可以看到，isGreater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显然大于p2指向的d2对象，但是isGreater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。
我们需要对传入指针的情况进行特殊处理，那么我们就可以争对这种情况对函数模板进行特化。
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
函数模板的特化步骤：
1. 必须要先有一个基础的函数模板
2. 关键字template后面接一对空的尖括号<>
3. 函数名后跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型
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。
template<>
bool isGreater<Date*>(Date* const& left, Date* const& right)
{
return *left > *right;
}注意，这里的const必须加在*的后面，&的前面，因为原模版的const修饰的是&。
否则就会报错。
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。
bool isGreater(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。
2.2 类模板特化
类模板特化步骤：
1. 必须要先有一个基础的类模板
2. 关键字template后面接一对空的尖括号<>
3. 类名后跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型
2.2.1 全特化
顾名思义，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;
}这里的d2在实例化时就会按照特化的方式来实例化。
2.2.2 偏特化
偏特化即任何针对模版参数进一步进行条件限制设计的特化版本。
也就是说偏特化模板中的的参数依然是不确定的，但是做了限制。
比如对于以下模板类：
template<class T1, class T2>
class Data
{
public:
Data() { cout << "Data<T1, T2>" << endl; }
};偏特化有以下两种表现方式：
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; }
};2. 类型限制：类型参数限制为指针类型。
//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; }
};
//两个参数偏特化为引用类型
template <typename T1, typename T2>
class Data <T1&, T2&>
{
public:
Data() { cout << "Data<T1&, T2&>" << endl; }
};在多个特化同时匹配时，越精确的优先级越高。
void test2()
{
Data<double, int> d1; // 调用特化的int版本
Data<int, double> d2; // 调用基础的模板
Data<int*, int*> d3; // 调用特化的指针版本
Data<int&, int&> d4; // 调用特化的指针版本
}对于最开始提出的问题，除了之前提到的解决方式还有一种解决方式，仿函数：
template<class T>
class isGreater
{
public:
bool operator()(const T& left, const T& right) const
{
return left > right;
}
};
template<class T>
class isGreater<T*>
{
public:
bool operator()(T* left, T* right) const
{
return *left > *right;
}
};
int main()
{
cout << isGreater<int>()(1, 2) << endl; // 可以比较，结果正确
Date d1(2024, 9, 12);
Date d2(2004, 12, 18);
cout << isGreater<Date>()(d1, d2) << endl; // 可以比较，结果正确
Date* p1 = &d1;
Date* p2 = &d2;
cout << isGreater<Date*>()(p1, p2) << endl; // 可以比较，结果错误
return 0;
}3. 分离编译
即将函数的声明和定义分别放到头文件和源文件中。
包含定义的源文件与调用函数的文件分别编译，最后由链接这一步通过符号表将函数的地址传递给调用处进行调用。
在之前，这是我们常用的手段，但是模板却不支持这么做，因为这回导致链接错误。
这是因为模板的声明和定义分开会导致模板在前面的编译阶段无法被实例化(该文件中没有隐式或显示的实例化行为，会导致实例化的语句全在使用该模板的文件中)。
所以在链接时，符号表中不会出现该函数及其相应的地址。
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
原文地址：https://blog.csdn.net/2302_80372340/article/details/142181390
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