目錄

非類型模板參數

類模板的特化

分類

函數模板的特化

模板分離編譯

問題

解決方法

1）不對模板定義進行分離或對模板進行特例化；

2）將聲明和定義放在同一個文件

總結

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關于C++模板的使用在《C++類和對象》中有介紹，本篇博客主要幫助讀者對C++模板的一些特殊用法進行總結。

std::string的模擬實現-CSDN博客文章瀏覽閱讀881次，點贊40次，收藏38次。通過模擬實現string可以幫助讀者理解string成員函數的底層邏輯，讓讀者更準確地使用string中的成員函數。https://blog.csdn.net/2401_87944878/article/details/145715615

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非類型模板參數

模板參數分為兩種：類型模板參數和非類型模板參數。

類型模板參數：跟在class和typename后的類型。

非類型模板參數：用一個常量作為參數，即不再使用class或typename來定義的參數。

template<class T,size_t N=10>
class Seqlist
{
public:private:T _arr[N];size_t size;
};

如上圖所示：T是一個類型模板參數，用于替代各自類型；而N就是一個非類型模板參數，用于記錄說要開辟的靜態順序表的大小，默認為10。

簡而言之：就是有具體類型的參數就是非類型模板參數。

但是同樣非類型模板參數也有一些要求：

1）參數應被當作常量使用。

2）參數類型必須是整形(bool,int,char,enum)，指針，引用。(C++20添加了部分其他類型)；

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類模板的特化

在一些情況下，我們又是要對類的部分類型進行特殊化處理，即T在不同類型下，可能會出現不同的需求(函數實現)，此時就需要引入類模板的特例化。

template<class T1,class T2>
class Date
{
public:
///
///   .....實現類成員函數
///
private:T1 _a;T2 _b;
};

上面代碼是非特化模板，T1和T2可以表示任意類型。在編譯階段才去實例化為具體類型。

template<>
class Date<int, int>
{
public:
/// 
///  ......實現類成員函數
/// 
private:int _a;int _b;
};

以上代碼是對Date類進行特例化，指明是<int ,int >類型。類模板特例化后相當于一個新的"類"，但是這個類也不能脫離非特例化類獨自出現，因為相當于新"類"，所以需要自己再手動實現其功能(函數)。

那么對于特例化模板參數和非特例化模板參數來說，編譯器會對非特例化模板參數進行實例化來實現類？？？

實際上是不會的：如果會那我們對模板特例化就沒有了意義，同時編譯器已經識別了類型匹配，它會偷懶直接去掉現成的，而不是去耗時耗力的實例化。

Date<int, int> d1;   //去直接調用特例化的模板類
Date<char, int> d2;  //將模板參數實例化后調用

分類

類模板的特化分為兩種：全特化和偏特化。

都是字面意思：全特化就是全部模板參數都有指定；偏特化指的是部分模板參數被指定或者對某一類型進行限制。

//非特例化
template<class T1,class T2>
class test
{
public:private:T1 _a;T2 _b;
};

全特例化：不用給模板參數

//全特例化
template<>
class test<int, char>
{
public:private:int _a;char _b;
};

偏特例化：部分參數指定

//偏特例化
template<class T2>
class test<int,T2>
{
public:private:int _a;T2 _b;
};

偏特例化：對類型進行限制；

此處演示特例化為指針，也可以限制為引用...

//偏特例化：對類型進行限制
template<class T1, class T2>
class test<T1*,T2*>  //將其參數限制為指針
{
public:private:T1* _a;T2* _b;
};

當然也可以對類型進行混合限制。

//偏特例化:對類型進行限制
template<class T1, class T2>
class test<T1&, T2*>  //第一個參數限制為引用，第二個參數限制為指針
{
public:private:T1& _a;T2* _b;
};

?注意：以上代碼的成員函數均沒有寫出，但是要知道的是：特化的類成員，類函數需要自己寫來進行特殊化處理。

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函數模板的特化

與類模板一樣，函數模板也能進行特例化。

下面實現一個比較的函數。

template<class T>
bool Less(T x, T y)
{return x < y;
}

以上是實現一個各種類型的交換函數。但是當實參是指針的時候，比較就會比較的是指針的地址，這不是我們想要的結果，所以進行特化。

template<>
bool Less<int*>(int* x, int* y)
{return *x < *y;
}

template<class T>
bool Less(T* x, T* y)
{return *x < *y;
}

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模板分離編譯

問題

模板分離編譯是一個很不推薦的寫法，不提倡將函數的聲明和定義分離到兩個文件中去。

以下代碼實現一個仿函數來實現小于比較。

"test.h"頭文件

namespace less
{template<class T>class Less{public:bool operator()(T x,T y);};
}

test.cpp文件

template<class T>
bool less::Less<T>::operator()(T x, T y)
{return x < y;
}

main函數文件調用

using namespace less;
Less<int> less;
int a = 10;
int b = 33;
cout << less(a, b) << endl;

可以看到將類的函數的聲明和定義分離，但是調用后卻報錯了。

可以看到此處運行時不是編譯錯誤，而是連接錯誤，編譯器沒有找到指定的函數，為什么呢？？

編譯器沒有找到函數意味著在test.cpp文件中函數的地址沒有進入函數表。

原因在于：在編譯期間，每個文件都是分開編譯的，main函數中只包含頭文件，檢查語法時編譯器在頭文件中找到了仿函數的聲明認為有這個函數，但是test.cpp文件中的仿函數是模板函數，相當于一個圖紙，沒有實例化所以不會在test,cpp函數表中生成函數地址，test.cpp文件函數表中也就沒有仿函數地址，鏈接時就會報錯了。

解決方法

1）不對模板定義進行分離或對模板進行特例化；

此處對上面代碼中的模板進行特例化。

頭文件顯示實例化

template<class T>
class Less
{
public:bool operator()(T x,T y);
};template<>
class Less<int>
{
public:bool operator()(int x, int y);
};

test.cpp文件

bool less::Less<int>::operator()(int x, int y)
{return x < y;
}

2）將聲明和定義放在同一個文件

在C++的庫中，常常使用"xxxx.hpp"或"xxxx.h"文件來存放類模板函數的聲明和定義。

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?補充

typename和class的區別

typename和class都是模板類型的聲明，在大多數情況下其沒有本質區別，但是typename有指明類型的意思。以下是只能用typename的特例。

template<class T,class Container=deque<T>>
class Print
{
public:void test(){Container::const_iterator it = _con.begin();}private:Container _con;
};

以上代碼，類成員函數test中定義了一個it的迭代器，看上去沒有任何問題，但是編譯時卻報錯了。

可以看到此處出現了語法錯誤，編譯器無法確定Continer::const_iterator是什么。

為什么編譯器無法判斷其是什么呢？？？

原因：Container沒有實例化所以編譯器不知道這個容器里面定義了什么。那Container::a，其中a可以是什么？？？a可以是一個靜態變量，一個內部類，也能是一種類型等等，編譯器無法識別其具體是什么，所以此處需要指明其是類型，即添加typename的前綴。

typename Container::const_iterator it = _con.begin();

關于array

在C++中添加了一個數組的類array，實際上其與數組沒有很大的區別，唯一的區別可能就是array比arr對于越界的檢查更嚴格。

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總結

模板既有優點也有缺點。

優點：1）模板服用代碼，節省資源，更快的迭代開發；

? ? ? ? ? ?2）增強了代碼的靈活性。

缺點：1）導致代碼膨脹問題，編譯時間增加；

? ? ? ? ? ?2）出錯時，報錯信息非常凌亂，不易定位錯誤位置。