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十一、模板進階

1. 非類型模板參數

模板參數分為類型形參和非類型形參 。類型形參即：出現在模板參數列表中，跟在class或者typename之類的參數類型名稱 。非類型形參，就是用一個常量作為類(函數)模板的一個參數，在類(函數)模板中可將該參數當成常量來使用 。

// 第一個形參為類型形參，第二個缺省形參為非類型形參
template<class T, size_t N = 10>

#include<iostream>
using namespace std;template<class T, size_t N>
class arr
{// N可以用來分配初始空間
};int main()
{arr<int, 10> a1;arr<int, 1000> a2;return 0;
}

在C++20之前，只支持整形做非類型模板參數 。

2. 按需實例化

類模板在實例化這個類的時候，會按需實例化（調用了哪個成員函數就實例化哪個函數） 。

#include<iostream>
using namespace std;template<class T, size_t N>
class arr
{
public:T& operator[](size_t index){// 該函數參數不匹配size(1);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;
};int main()
{// 不去調用 operator[] 時，檢查不出來錯誤arr<int, 10> a1;arr<int, 1000> a2;return 0;
}

當調用出錯的部分的函數時才能檢查出錯誤：

int main()
{// 不去調用 operator[] 時，檢查不出來錯誤arr<int, 10> a1;arr<int, 1000> a2;// 調用operator[]a1[1];return 0;
}

3. 模板的特化

通常情況下，使用模板可以實現一些與類型無關的代碼，但對于一些特殊類型的可能會得到一些錯誤的結果。比如說我們有這樣一個函數模板：

template<class T>
bool less(T left, T right)
{return left < right;
}

該函數模板可以比較大小，但是假如有人錯誤的傳入 地址 當實參，這里必然會出現不確定的結果。如果我們想要傳地址也讓其結果正確的話，我們就可以使用 模板的特化 。特化就是將模板特殊化，在原模板類的基礎上，針對特殊類型所進行特殊化的實現方式。即新增一個特化后的模板。

#include<iostream>
using namespace std;// 函數模板
template<class T>
bool Less(T left, T right)
{return left < right;
}// 特化后的模板
template<>
bool Less<int*>(int* left, int* right)
{return left < right;
}

此時，要是實例化的參數更符合特化就使用特化模板進行實例化，否則使用普通的函數模板進行實例化。

函數模板的特化步驟：

1. 必須要先有一個基礎的函數模板
2. 關鍵字template后面接一對空的尖括號<>
3. 函數名后跟一對尖括號，尖括號中指定需要特化的類型
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，如果不同編譯器可能會報一些奇怪的錯誤。

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，為了實現簡單通常都是將該函數直接給出，即直接實現一個特殊的函數構成重載。

bool Less(Date* left, Date* right)
{return *left < *right;
}

該種實現簡單明了，代碼的可讀性高，容易書寫，因此函數模板不建議特化。

類模板的特化

類模板特化也分為 全特化 和 偏特化 。
全特化即是將模板參數列表中所有的參數都確定化。偏特化是任何針對模版參數進一步進行條件限制設計的特化版本

template<class T1, class T2>
class Data
{
public:Data(){cout << "Data<T1, T2>" << endl;}
private:T1 _d1;T2 _d2;
};// 全特化
template<>
class Data<int, char>   // 參數都全部給定
{
public:Data(){cout << "Data<int, char>" << endl;}
private:int _d1;char _d2;
};// 半特化/偏特化
template<class T>
class Data<T, char>     // 不是全特化的特化
{
public:Data(){cout << "Data<T, char>" << endl;}
private:int _d1;char _d2;
};

類模板的偏特化還可以這樣使用：

//兩個參數偏特化為指針類型 
template <class T1, class T2>
class Data<T1*, T2*>
{
public:Data(){cout << "Data<T1*, T2*>" << endl;}
private:T1 _d1;T2 _d2;
};

偏特化并不僅僅是指特化部分參數，而是針對模板參數更進一步的條件限制所設計出來的一個特化版本 。

4. 模板的分離編譯

模板不建議聲明和定義分離 。當聲明和定義分離時，聲明處有調用，所以知道模板實例化的類型，但是沒有實現功能，定義處沒有調用，可以實現功能但是不知道實例化的類型，所以定義處在編譯時，并不會生成地址，導致鏈接時找不到地址從而產生鏈接錯誤。

解決方法有兩種：①模板定義的位置顯式實例化。（這種方法不實用，不推薦使用）②不進行聲明和定義分離，將定義也放在.h頭文件里 。

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未完待續