目錄

引言?

一、非類型模板參數

二、類模板的特化?

（一）概念?

（二）函數模板特化?

（三）類模板特化?

1. 全特化?

2. 偏特化?

（四）類模板特化應用示例?

三、模板的分離編譯?

（一）什么是分離編譯?

（二）模板的分離編譯?

（三）解決方法?

四、模板總結?

（一）優點?

（二）缺陷?

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引言

在C++編程世界里，模板是一項極為強大且靈活的特性，它能讓我們編寫出通用、可復用的代碼。今天，就讓我們深入探究C++模板的幾個關鍵方面：非類型模板參數、類模板的特化以及模板的分離編譯。
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一、非類型模板參數

模板參數分為類型形參與非類型形參。類型形參，我們常見于模板參數列表中，通常緊跟在?class?或者?typename?之后。而非類型模板參數則別具一格，它使用一個常量作為類（函數）模板的一個參數，在模板中可當作常量使用。
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代碼示例
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cpp ??
namespace bite {// 定義一個模板類型的靜態數組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;};
}

?注意事項
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1.?浮點數、類對象以及字符串是不允許作為非類型模板參數的,用整形初始化。
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2.?非類型的模板參數必須在編譯期就能確認結果。
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二、類模板的特化
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（一）概念
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模板能實現與類型無關的代碼，但遇到特殊類型時，可能會產生錯誤結果，這就需要對模板進行特化。特化即在原模板類基礎上，針對特殊類型進行特殊化的實現方式。模板特化主要分為函數模板特化與類模板特化。
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（二）函數模板特化
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特化步驟
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1.?首先得有一個基礎的函數模板。
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2.?使用關鍵字?template?后跟一對空的尖括號?<>?。
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3.?函數名后緊跟一對尖括號，在尖括號中指定需要特化的類型。
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4.?函數形參表必須要和模板函數的基礎參數類型完全相同，否則不同編譯器可能會報奇怪錯誤。

代碼示例
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cpp ??
// 函數模板 -- 參數匹配
template<class T>
bool Less(T left, T right) {return left < right;
}// 對Less函數模板進行特化
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; ?// 調用特化之后的版本，而不走模板生成了return 0;
}

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一般情況下，如果函數模板遇到不能處理或者處理有誤的類型，為實現簡單，通常直接給出特化版本。函數模板不建議過度特化，因為直接編寫普通函數實現簡單明了，代碼可讀性高。
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（三）類模板特化
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1. 全特化
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全特化即將模板參數列表中所有的參數都確定化。
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cpp ??
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;
};

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2. 偏特化
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偏特化是針對模板參數進一步進行條件限制設計的特化版本，主要有以下兩種表現方式：
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- 部分特化：將模板參數類表中的一部分參數特化。
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cpp ??
// 將第二個參數特化為int
template <class T1>
class Data<T1, int> {
public:Data() { cout << "Data<T1, int>" << endl; }
private:T1 _d1;int _d2;
};

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- 參數更進一步的限制：不僅特化部分參數，還針對模板參數做更進一步的條件限制。
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cpp ??
// 兩個參數偏特化為指針類型
template <typename T1, typename T2>
class Data<T1*, T2*> {
public:Data() { cout << "Data<T1*, T2*>" << endl; }
private:T1* _d1;T2* _d2;
};// 兩個參數偏特化為引用類型
template <typename T1, typename T2>
class Data<T1&, T2&> {
public:Data(const T1& d1, const T2& d2) : _d1(d1), _d2(d2) {cout << "Data<T1&, T2&>" << endl;}
private:const T1& _d1;const T2& _d2;
};

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（四）類模板特化應用示例
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以按照小于比較的類模板?Less?為例：
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cpp ??
#include<vector>
#include <algorithm>template<class T>
struct Less {bool operator()(const T& x, const T& y) const {return x < y;}
};int main() {Date d1(2022, 7, 7);Date d2(2022, 7, 6);Date d3(2022, 7, 8);vector<Date> v1;v1.push_back(d1);v1.push_back(d2);v1.push_back(d3);// 可以直接排序，結果是日期升序sort(v1.begin(), v1.end(), Less<Date>());vector<Date*> v2;v2.push_back(&d1);v2.push_back(&d2);v2.push_back(&d3);// 此處直接排序結果錯誤，因為sort最終按照Less模板中方式比較，只會比較指針，而非指針指向內容// 此時需要特化Less類模板來處理sort(v2.begin(), v2.end(), Less<Date*>());return 0;
}// 對Less類模板按照指針方式特化
template<>
struct Less<Date*> {bool operator()(Date* x, Date* y) const {return *x < *y;}
};

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三、模板的分離編譯
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（一）什么是分離編譯
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一個程序（項目）由若干個源文件共同實現，每個源文件單獨編譯生成目標文件，最后將所有目標文件鏈接起來形成單一的可執行文件，這種模式就是分離編譯模式。
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（二）模板的分離編譯
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當模板的聲明與定義分離開，在頭文件中聲明，源文件中定義時，會出現問題。例如：
a.h
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cpp ??
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right);a.cppcpp ??
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right) {return left + right;
}main.cppcpp ??
#include "a.h"
int main() {Add(1, 2);Add(1.0, 2.0);return 0;
}

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在這種情況下，?a.cpp?中編譯器沒看到對?Add?模板函數的實例化，不會生成具體的加法函數；?main.cpp?編譯后在鏈接時找不到?Add<int>?與?Add<double>?的具體代碼，就會報錯。
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（三）解決方法
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1.?將聲明和定義放到一個文件“xxx.hpp”里或者?xxx.h?也可以，推薦這種方式。
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2.?模板定義的位置顯式實例化，但這種方法不實用，不推薦。
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cpp ??
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right);a.cppcpp ??
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right) 
{return left + right;
}//?template
//int Add(const int& left, const int& right) 
//?template
//double Add(const double& left, const double& right) main.cppcpp ??
#include "a.h"
int main() 
{Add(1, 2);Add(1.0, 2.0);return 0;
}

四、模板總結
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（一）優點
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1.?模板復用了代碼，節省資源，能實現更快的迭代開發，C++的標準模板庫（STL）就是基于模板產生的。
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2.?增強了代碼的靈活性，能適應多種數據類型。
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（二）缺陷
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1.?模板會導致代碼膨脹問題，編譯時會針對不同類型實例化出多份代碼，也會使編譯時間變長。
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2.?出現模板編譯錯誤時，錯誤信息非常凌亂，難以定位錯誤根源。
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希望通過這篇博客，大家能對C++模板有更深入、全面的理解，在今后的編程中能更好地運用模板特性編寫出高質量、可復用的代碼。