C++模板進階

# C++模板初階

1.非型別模板引數

template<class T, size_t N>
class Array
{
    private:
	T arr[N];
};

模板引數分為型別引數和非型別引數，如上述所述代碼就是非型別模板引數

非型別引數：出現在模板的引數類表中，更在class或者typename之類的引數型別名稱

非型別引數就是作為一個類(函式)的引數，在模板中該引數可以被當作常量來使用

比如庫里面的Array就是使用非型別模板引數來完成的

當然，非型別模板也可以有默認的預設值

#include<iostream>
using namespace std;
namespace hello
{
	template<class T, size_t N=100>
	class Array
	{
	private:
		T arr[N];
	};
}
int main()
{
	hello::Array<int>arr;
	
	return 0;
}

注意：

1.浮點數，類物件以及字串是不容許作為非型別模板引數的

2.非型別的模板引數必須在編譯器就能確認結果

2.模板的特化

在某些情況下，使用模板可能會出現一些錯誤的結果，例如下面對兩個字串的比較

//例如利用模板來比較兩個字串是否相等
#include<iostream>
using namespace std;
template<class T>
bool Is_Same(T& left, T& right)
{
	return left == right;
}
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 10;
	cout << Is_Same<int>(a,b) << endl;//結果為1
	char str1[] = "hello";
	char str2[] = "hello";
	cout << Is_Same(str1, str2) << endl;//結果為0
	return 0;
}

上面程式運行時會分別列印1，0,這說明我們在比較str1和str2這兩個字串時出現了錯誤,為什么會出現str1和str2不相等的情況呢？

陣列名是陣列首元素的地址，是一個指標，在模板引數進行實體化的時候，模板引數T會被替換成一個char*型別的指標，而這兩個字符陣列都是位于堆疊區的，二者地址不相同，所以會回傳false

而這種特殊情況就需要對模板進行特化，即：在原模版的基礎上，針對特殊型別所進行特殊化的實作方式，分為函式模板特化和類模板特化

1.函式模板特化

步驟：

1.首先必須現有一個基礎的函式模板

2.template后面接一對尖括號<>

3.函式名后面跟一對健康括號，尖括號內指定需要特化的型別

4.函式形參串列:必須要和函式模板的基礎引數型別完全相同，如果編譯器不同可能報一些奇怪的錯誤

下面，我們對上面哪個求兩個字串是否相等做一些改變：

//方法一：直接重新定義一個同名函式，里面引數寫出char*，當我們執行Is_Same函式時，編譯器首先會在非模板函式中查找是否有能夠進行匹配的，如果引數匹配直接執行該非模板函式，不匹配則在模板函式中尋找
#include<iostream>
using namespace std;
template<class T>
bool Is_Same(T& left, T& right)
{
	return left == right;
}

//重新定義一個函式判斷兩個字串是否相等
bool Is_Same(char* left,char*  right)
{
	if (strcmp(left, right) == 0)
		return true;
	return false;
}
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 10;
	cout << Is_Same<int>(a,b) << endl;
	char str1[] = "hello";
	char str2[] = "hello";
	cout << Is_Same(str1, str2) << endl;
	return 0;
}

//方法二：按照上面所說的函式模板的特化重新寫一個函式模板的特化
template<>
bool Is_Same<const char*const>(const char* const &left, const char* const &right)
{
	if (strcmp(left, right) == 0)
		return true;
	return false;
}

2.類模板的特化

//最簡單的類模板
template<class T1, class T2>
class A
{
private:
	T1 a;
	T2 b;
};

1.全特化

全特化即將模板引數串列的所有引數都進行確定

//例如：
//在A<int,int>下我們可以執行自己想要做的是
//在A<int,double>下完成另外一件事
#include<iostream>
using namespace std;
template<class T1,class T2>
class A
{
public:
	A()
	{
		cout << "A<T1,T2>" << endl;
	}
};
template<>
class A<int, int>
{
public:
	A()
	{
		cout << "A<int ,int>" << endl;
	}
};
template<>
class A<int, double>
{
public:
	A()
	{
		cout << "A<int,double>" << endl;
	}
};

int main()
{
	A<int, int>a;
	A<int, double>b;
	A<char, int>c;
	return 0;
}

2.偏特化

即給定類模板一般引數

1.部分特化：將模板引數串列中的一部分引數進行特化

class A<T1,int>
{
public:
	A()
	{
		cout << "A<T1,int>" << endl;
	}
};

2.引數進一步限制

偏特化不僅僅使之特化部分引數，而是正對模板引數更近一步的條件限制所設計出來的一個特化版本

//兩個引數偏特化為指標型別
template<class T1,class T2>
class A<T1*,T2*>
{
public:
	A()
	{
		cout << "A<T1*，T2*>" << endl;
	}
};
//兩個引數偏特化為參考型別
template<class T1, class T2>
class A<T1& ,T2&>
{
public:
	A()
	{
		cout << "A<T1&,T2&>" << endl;
	}
};
//一個引數偏特化為參考，另外一個引數偏特化為指標
template<class T1,class T2>
class A<T1&,T2*>
{
public:
	A()
	{
		cout << "A<T1&,T2*>" << endl;
	}
};

3.模板的分離編譯

1.模板的分離編譯即test.h中寫類模板的宣告，test.cpp中寫類模板的實作，main.cpp中寫主要函式功能

-------test.h---------
模板的定義


--------test.cpp-------
模板的實作



--------main.cpp--------
模板的呼叫

2.在書寫模板類時不能采取這種方式，會出現鏈接錯誤

一個c/c++程式的執行大概遵守以上圖片的程序，經過預處理，編譯，匯編，鏈接，最終形成可執行程式

test.h中放函式的宣告，test.cpp中放函式的實作，main.c中呼叫函式，經過預處理，編譯，匯編之后會生成test.o和main.o,當呼叫這個模板函式時，發現當前只有函式的宣告，則回去test.o的符號表中去找，因為模板只有在實體化時才能生成對應的代碼，符號表里面沒有該模板函式的地址，就會出現鏈接錯誤

3.解決方法

1.將宣告和定義放到檔案"xxx.hpp"里面或者xxx.h中

2.模板定義的位置顯式實體化

ps:推薦直接宣告與定義直接放在.h檔案中

歡迎大家的觀看，期待下次重逢 To Be Continued…