模板进阶：非类型模板参数，特化

一、非类型模板参数

非类型模板参数，就是用一个常量作为类/函数的模板参数，在类/函数中可以被当成常量使用。

template<class T, size_t N>// N 为一个非类型模板参数
class Stack
{
public:
    Stack()
    {
        _a = new T[N];
    }
protected:
    T* _a;
};

int main()
{
    Stack<int, 10> st;// 初始化方式
    return 0;
}

P.S.

浮点数、类对象、字符串不允许作为非类型模板参数
非类型模板参数必须在编译时就确定结果

二、模板的特化

首先给定一个 Date 类，并完善必要的函数及运算符重载，以便后续介绍相关概念。

	class Date
	{
	public:
		Date(int year, int month, int day)
			:_year(year)
			, _month(month)
			, _day(day)
		{}

		bool operator<(const Date& d)
		{
			if (_year < d._year)
				return true;
			else if (_year == d._year && _month < d._month)
				return true;
			else if (_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day)
				return true;
			return false;
		}

		friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);

	protected:
		int _year;
		int _month;
		int _day;
	};

	ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
	{
		out << d._year << " " << d._month << " " << d._day << endl;
		return out;
	}

2.1 函数模板特化

函数模板的特化，必须建立在一个基础的函数模板上
template<> 函数名<特化的参数类型> { //... }
必须要和模板函数的基础参数类型完全相同，否则编译器会各种报错

给出下面的一种情景：比较两个日期的大小关系

template<class T>
bool Less(T a, T b)
{
    return a < b;
}

int main()
{
    Date d1(2024, 1, 2);
    Date d2(2024, 3, 12);
    cout << Less(d1, d2) << endl;
    
    Date* p1 = &d1;
    Date* p2 = &d2;
    cout << Less(p1, p2) << endl;
    return 0;
}

Less(d1, d2) 的比较没有问题，而 Less(p1, p2) 的结果则不尽如人意：

默认情况下，Less(p1, p2) 是在比较 p1 和 p2 的指针大小关系。如果想要做到通过指针就能完成对日期大小的比较，则需要对 Date* 类型特化，重载 Less 函数。

template<> // 格式
bool Less<Date*>(Date* a, Date* b) 
{
    return *a < *b;
}

// 再次强调：**必须要和模板函数的基础参数类型完全相同**，否则编译器会各种报错

注意：

一般情况函数模板无法实例化出满足要求的函数，我们通常给出具体实现——更简单、方便。
bool Less(Date* a, Date* b)
{
    return *a < *b; // 直接实现，不走函数模板的特化
}

2.2 类模板的特化

2.2.1 全特化

全特化：将模板参数列表中所有参数都给明

template<class T1, class T2>
class AA
{
public:
    AA() { cout << "AA<T1, T2>" << endl; }
};

// 格式 与 函数模板特化格式类似
template<>
class AA<int, char> // 将模板参数列表中所有参数都给明
{
public:
    AA() { cout << "AA<int, char>" << endl; }
};

int main()
{
    AA<int, int> a1;
    AA<int, char> a2;
}

2.2.2 偏特化

偏特化有两种方式：

部分特化：将模板参数列表中的一部分参数特化

template<class T>
class AA<int, T>
{
public:
    AA() { cout << "AA<int, T>" << endl; }
};

对参数进一步限制

template<class T1, class T2>
class AA<T1&, T2&> 
{
public:
    AA() { cout << "AA<T1&, T2&>" << endl; }
};

template<class T1, class T2>
class AA<T1*, T2*> 
{
public:
    AA() { cout << "AA<T1*, T2*>" << endl; }
};

int main()
{
    AA<int*, char*> a1;
    AA<int&, char&> a2;
}

2.2.3 Date* 特化仿函数示例

	template<class T>// 普通版本
	class ComLess
	{
	public:
		bool operator()(T a, T b)
		{
			return a < b;
		}
	};

	template<>
	class ComLess<Date*> // 对于 Date* 类型的特化版本
	{
	public:
		bool operator()(Date* a, Date* b)
		{
			return *a < *b;
		}
	};

int main()
{
    priority_queue<Date*, vector<Date*>, ComLess<Date*>> pq;
    pq.push(new Date(2024, 2, 12));
    pq.push(new Date(2024, 2, 22));
    pq.push(new Date(2024, 2, 2));
    
    while (!pq.empty())
    {
        cout << *pq.top() << endl;
        // pq 的元素是指向Date类的指针
        // 如果想观察Date 的大小关系，需要对 pq.top() 解引用
    }
    return 0;
}