C++|【C++】模板进阶 C++|c++

文章目录

前言
一、非类型模板参数
- 1.引出
- 2.概念
- 3.注意
- - （1）非类型模板参数必须是整型
  - （2）非类型模板参数是常量
  - （3）缺省模板参数
二、模板的特化
- 1.概念
- 2.函数模板的特化
- 3.类模板的特化
- 4.偏特化
三、模板分离编译
- 1.什么是分离编译
- 2.模板的分离编译
四、模板的优缺点
- 1.优点
- 2.缺点
感谢阅读，如有错误请批评指正

前言这篇文章是【C++】模板初阶的进阶部分。
一、非类型模板参数 1.引出现在需要一个定长100的数组类，很容易设计出如下的类。

#define N 100template class Array { public: //... private: T _a[N]; };

如上设计是没有问题的，但如果还需要定长10、1000的数组呢？定长为10的数组虽然浪费内存，但勉强还可以用上面的类；定长为1000的数组就需要再重新一个逻辑完全同上、只是N的值不同的类。这显然代码很冗余。
对于上面的问题，用非类型模板参数可很好的解决。
2.概念模板参数分为：类型模板参数、非类型模板参数。

类型模板参数：出现在模板参数列表中，跟在class或typename之后的参数类型名称。
非类型模板参数：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。非类型模板参数只能是整型。

下面是非类型模板参数的使用示例：

//N是非类型模板参数 template class Array { public: //... private: T _a[N]; }; int main() { Array a10; //定长10的数组 Array a100; //定长100的数组 Array a1000; //定长1000的数组 return 0; }

3.注意（1）非类型模板参数必须是整型
下面以double为例，传入其他类型也会报错。

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（2）非类型模板参数是常量
如下代码通过Modify函数修改N的值，但由于N是常量，所以会报错。

template class Array { public: void Modify() { N = 50; } private: T _a[N]; }; int main() { Array a10; Array a100; Array a1000; a10.Modify(); return 0; }

编译结果如下：

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（3）缺省模板参数
实际上，不管是类型模板参数还是非类型模板参数，都是可以给缺省值的。
代码如下（示例）：

//默认是类型为int，大小为10的数组 template class Array { public: //... private: T _a[N]; }; int main() { Array<> a1; //用缺省值 Array a2; //类型为double，大小为10的数组 Array a3; //类型为int，大小为1000的数组 return 0; }

二、模板的特化 1.概念一些情况下，函数模板或类模板并不能正确处理所需的逻辑，这时就需要对一些情况进行特殊的处理，这就是模板的特化。
2.函数模板的特化以下面的比较相等函数为例。
代码如下（示例）：

template bool IsEqual(const T& left, const T& right) { return left == right; }int main() { cout << IsEqual(1, 1) << endl; cout << IsEqual(1.5, 1.5) << endl; const char p1[] = "hello"; const char p2[] = "hello"; cout << IsEqual(p1, p2) << endl; return 0; }

如果传入两个数字，逻辑没有问题，但如果传入两个字符串，如果不加以修改就会默认是比较两个指针变量p1和p2的地址，这时字符串相同，但由于指针地址不同，就会输出不符合所需逻辑的判断结果。

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这时用将函数模板特化即可解决这一问题。
代码如下（示例）：

template bool IsEqual(const T& left, const T& right) { return left == right; }//指明参数的类型，当匹配时会调用这个函数而不是模板，可以看做是一种重载 bool IsEqual(const char* left, const char* right) { return strcmp(left, right) == 0; }int main() { cout << IsEqual(1, 1) << endl; cout << IsEqual(1.5, 1.5) << endl; const char p1[] = "hello"; const char p2[] = "hello"; cout << IsEqual(p1, p2) << endl; return 0; }

运行结果如下，两个相同的字符串判等时结果为真，符合需要的逻辑。

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3.类模板的特化代码如下（示例）：

//除了int，int都用普通模板实例化 template class A { public: A() { cout << "A" << endl; } private: T1 _a1; T2 _a2; }; //将int，int特化 template<> class A { public: A() { cout << "A" << endl; } private: int _a1; int _a2; }; int main() { A a1; A a2; return 0; }

上述代码运行结果如下：

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4.偏特化前面讲到的都全特化，实际上特化的模板参数也可以有部分缺省。下面以类模板为例进行说明，函数模板同理。

//最普通的函数模板 template class A { public: A() { cout << "A" << endl; } private: T1 _a1; T2 _a2; }; //全特化的函数模板 template<> class A { public: A() { cout << "A" << endl; } private: int _a1; int _a2; }; //偏特化的函数模板 template class A { public: A() { cout << "A" << endl; } private: int _a1; int _a2; }; int main() { A a1; A a2; A a1; return 0; }

注意，编译器匹配时总是找最接近的，完全相同是最好的。a1的两个参数符合普通的函数模板，但更符合偏特化的函数模板，所以打印的是A。同理可得出其他两个的结果。

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三、模板分离编译 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，再形成单一的可执行文件的过程称为分离编译模式。
2.模板的分离编译图中Swap函数模板的声明在a.h中，实现在a.cpp中，调用在test.cpp中。

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在a.cpp中，只有函数模板的定义，在编译时无法确定T是什么类型，无法实例化；在test.cpp中，只有函数模板的调用，虽然知道所需的参数类型，但是没有函数的实现，同样无法实例化。
这导致在链接前两个cpp文件中的函数模板都无法实例化，于是在链接时没有生成函数的具体代码，链接报错。
【C++|【C++】模板进阶】这种问题推荐的解决办法是：将模板的声明和定义放到同一个.h或.hpp文件中。
四、模板的优缺点 1.优点