目錄

前言：

1 非類型模板參數

2 按需實例化

3 模板特化

4 模板的分離編譯

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前言：

前面模板我們會了簡單的使用，這里帶來模板的進階，當然，也就那么幾個知識點，并不太難。

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1 非類型模板參數

先來看這樣一段代碼：

#define N 100
template<class T>
class Arr
{
public:private:T _arr[N];
};

如果我們想要創建一個整型數組，可以使用這個類來創建，但是我們面臨一個問題就是該數組的大小是固定的，我們想要簡單控制這個數組的大小，可以使用宏，但是還是不夠簡便，因為宏不方便調試不說，實際上也是指定了大小，那么我們想要使用一個類，來創建不同大小的數組該怎么辦？
這里使用到的就是非類型模板參數，如下：

template<class T,size_t N = 100>
class Arr
{
public:private:T _arr[N];
};
int main()
{Arr<int,10> a1;Arr<int,1000> a2;Arr<int> a3;return 0;
}

這里就得到了我們想要的不同大小的數組，那么，來個問題，編譯器一共實現了幾個類？

答：編譯器這里一共實現了3個類，編譯器根據模板參數的不同，就實現了不同的類。這里的非類型模板參數，我們可以理解為常量，如這里的N，但是在C++11只支持整型，連浮點數都不可以，只支持整型，比如int size_t char一類的，在C++ 20之后才可以支持其他類型。

這里涉及到了數組，那么引入一個小的知識點就是對于越界來說，array 數組 vector有著不同的反應：

int main()
{int arr[10];arr[10];arr[15] = 1;return 0;
}

對于普通數組來說，普通的越界只讀來說，比如arr[10]是檢查不來錯誤的，越界寫來說，也是很多抽查不出來的，比如這段代碼在vs2019上就不會報錯。

那么對于array來說：

int main()
{std::array<int,10> array;array[10];return 0;
}

任何讀寫越界都會報錯，但是呢，這是c++委員會后面加的，但是挺雞肋的，因為我們有vector。

int main()
{std::vector<int> v;v.reserve(1000);return 0;
}

vector對越界的讀寫都會報錯，這是一方面，其次是array是靜態的數組，也就是大小定了，并且，它所屬的空間是棧，棧的空間相對堆來說就會小很多，所以面臨開大空間的時候，array就不吃香了，vector沒事，因為可以動態開辟。

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2 按需實例化

先看這樣一段代碼：

template<class T,size_t N = 100>
class Arr
{
public:T& operator[](size_t i){size(1);return _arr[i];}size_t size(){return _size;}bool empty(){return _size == 0;}
private:T _arr[N];size_t _size = 0;
};
int main()
{Arr<int> a1;a1.empty();return 0;
}

從語法層面來說，size()函數沒有參數，那么我們傳參數的話就會導致報錯對吧？可是，實際上：

代碼是沒有報錯，也就是說size()傳參數是對的嗎？

不，這是因為按需實例化。

在主函數里面，我們實例化了a1,并且調用了empty函數，但是我們沒有調用operator[]函數，那么編譯器就不會實例化operator函數，因為我們沒有調用，既然沒有實例化size函數，那么傳什么都不會報錯，這就是按需實例化。

再細節一點來說，編譯器會根據模板實例化->實例化一個半成品模板->再實例化為一個具體的類或者函數->最后才是語法編譯,所以沒有語法報錯。

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3 模板特化

特化我們可以理解為特殊化處理，比如我們在棧和隊列的時候實現的日期類的比較，就可以不用仿函數來實現比較，可以用特化來處理。

日期類：

class Date
{
public:friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1): _year(year), _month(month), _day(day){}bool operator<(const Date& d)const{return (_year < d._year) ||(_year == d._year && _month < d._month) ||(_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);}bool operator>(const Date& d)const{return (_year > d._year) ||(_year == d._year && _month > d._month) ||(_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day);}
private:size_t _year;	size_t _month;size_t _day;
};
ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
{_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;return _cout;
}

template<class T>
bool less(const T& a,const T& b)
{return a < b;
}
int main()
{Date d1(2024, 5, 20);Date d2(2024, 5, 21);cout << (d1 < d2) << endl;return 0;
}

比如，使用函數模板，對于重載了比較符號的比較是沒問題的，如果使用指針就會報錯，因為默認是按照指針比較的，這里就可以使用特化：

int main()
{Date* p1 = new Date(2020, 1, 1);Date* p2 = new Date(2020, 1, 2);cout << (p1 < p2) << endl;return 0;
}

這段代碼是有問題的是不用多說的，下面是解決方案：

template<class T>
bool Less(T left, T right)
{cout << "bool Less(T left, T right)" << endl;return left < right;
}template<>
bool Less<Date*>(Date* p1,Date* p2)
{return *p1 < *p2;
}int main()
{Date d1(2022, 7, 7);Date d2(2022, 7, 8);Date* p1 = &d1;Date* p2 = &d2;cout << Less(p1, p2) << endl;return 0;
}

這里的語法就比較怪了，現在使用的是函數模板，有點像函數重載的感覺，當然，我們也可以直接重載一個出來：

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

那么，調用是怎么調用的呢？

這里就和半成品，成品是一個道理，重載的函數就相當于成品，特化的函數快成品了，模板就是個半成品，調用的順序也就說的通了。

以上是函數模板的特化，看起來就像是函數重載，接著是類中的模板特化：

//普通
template<class T1,class T2>
class Data
{
public:Data() { cout << "Data<T1, T2>" << endl; }};//全特化
template<>
class Data<int, char>
{
public:Data() { cout << "Data<int, char>" << endl; }
};//偏特化
template<class T1>
class Data<T1, char>
{
public:Data() { cout << "Data<T1, char>" << endl; }
};

使用方式和函數模板其實是差不多的，在特化這里分為全特化和偏特化，特化也不是什么特別的東西，其實就是對參數的進一步限制而已。

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4 模板的分離編譯

使用模板的時候，定義和聲明最好放在一個文件，.h和.c文件分離會報錯的，這里簡單舉個例子：

// 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;
}

在調用這個函數的時候就會報錯，只需要想清楚一個簡單的問題就可以了，兩個T是不是一樣的T，能否用.h文件里面的T去平替.cpp里面的T，當然是不可以的，所以這里，就會報錯，報的是鏈接錯誤，.h文件編譯成功后，.cpp里面的文件是沒有編譯好的，因為T不知道是什么類型，調用的時候就會報錯。

在鏈接階段，編譯器按照修飾好之后的函數名在符號表里面尋找函數，不知道類型就沒有生成修飾好的函數名，那么就會報如下類似的錯：

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感謝閱讀！