模板进阶（非类型模板参数,模板特化，模板分离编译，List和Stack）-编程实验室

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