文章目录
非类型模板参数
模板参数分为类型参数和非类型参数。
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。
需要注意的是，非类型模板参数必须是整型常量，不能够是浮点数、类对象以及字符串。非类型的模板参数必须在编译器就能确认结果，且之后不能被修改，因为他是作为常量使用的，常量是不能被修改的。
template<class T,int N = 20>
class Array
{
public:
private:
T _a[N];
};
int main()
{
Array<int, 10> a1;
Array<double, 20> a2;
return 0;
}
类模板的特化
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可能会导致结果并不理想，因此需要进行特殊处理。
template<class T>
bool Less(T left, T right)
{
return left < right;
}
int main()
{
cout << Less(1, 2) << endl;
Date d1(2023, 5, 9);
Date d2(2023, 5, 8);
cout << Less(d1, d2) << endl;
Date* p1 = &d1;
Date* p2 = &d2;
cout << Less(p1, p2) << endl;
return 0;
}
以上的三个比较结果中，前两个比较结果都是正确的，但是第三个结果错了。这里p1指向的对象是大于p2指向的对象的，但是返回的结果是真，这显然是不合理的。因为这里比较的是p1和p2的值，而没有比较p1和p2所指向的值，因此就造成了不可预料的错误。
为了解决上述问题，我们就需要对模板进行特化。也就是在原模板类的基础上，针对特殊类型进行特殊化的实现方式。模板特化分为函数模板特化和类模板特化。
函数模板特化
函数模板特化步骤：
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，如果基础参数类型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(2023, 5, 9);
Date d2(2023, 5, 8);
cout << Less(d1, d2) << endl;
Date* p1 = &d1;
Date* p2 = &d2;
cout << Less(p1, p2) << endl;
return 0;
}
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，通常会直接将该函数直接给出。这种实现简单明了，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进行特化。
类模板特化
全特化
全特化就是将模板参数列表中所有的参数全部确定化。
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;
};
int main()
{
Data<int, int> d1;
Data<int, char> d2;
}
偏特化
偏特化就是针对模板参数进一步进行条件限制设计的特化版本。
偏特化有两种表现形式：
部分特化：将模板参数类表中的一部分参数特化；
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。
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;
};
// 部分特化
template <class T1>
class Data<T1, int>
{
public:
Data()
{
cout << "Data<T1, int>" << endl;
}
private:
T1 _d1;
int _d2;
};
// 更进一步的限制
template <typename T1, typename T2>
class Data <T1*, T2>
{
public:
Data()
{
cout << "Data<T1*,T2*>" << endl;
}
private:
T1 _d1;
T2 _d2;
};
int main()
{
Data<int, int> d1;
Data<int, char> d2;
Data<char, char> d3;
Data<int*, int*> d4;
return 0;
}
模板的分离编译
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行程单一的可执行文件的过程被称为分离编译模式。
#pragma once
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right);
#include "template.h"
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right;
}
#include "template.h"
int main()
{
Add(1, 2);
Add(1.0, 2.0);
return 0;
}
这里的代码会报错。
C/C++程序运行一般经历以下步骤：预处理、编译、汇编、链接。
编译时，会对程序按照语言特性进行词法、语法、语义分析，错误检查 无误后生成汇编代码，但是头文件不会参与编译，编译器对工程中的多个源文件是分离开单独编译的。
这时template.cpp中，编译器并没有看见对Add模板函数的实例化，所以不会生成具体的加法函数。然后在生成的main.obj中调用Add和Add，编译器在链接时会查找对应的地址，但是这两个函数并没有实例化生成具体代码，所以会在链接时报错。
解决方法：
将声明和定义放在一个文件中，cpp文件或者头文件中。（推荐使用）
在模板定义的位置显示实例化。
#pragma once
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right;
}
#include "template.h"
int main()
{
Add(1, 2);
Add(1.0, 2.0);
return 0;
}
模板总结
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。
缺点
- 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，不易定义错误。
