非类型模板参数

模板参数分两种：类型形参与非类型形参。
类型形参：出现在模板参数列表中，跟在class或者typename之类的参数类型名称。
非类型形参：就是用一个常量作为类(函数)模板的一个参数，在类(函数)模板中可将该参数当成常量来使用。

#include<iostream>
using namespace std;

namespace gtt
{
	template<class T, size_t N = 10>//非类型形参
	class array
	{
	public:
		size_t arraysize()
		{
			return N;
		}
	private:
		T _array[N];
	};
}

int main()
{
	gtt::array<int, 10> s1;//开辟容量为10个int大小的数组
	cout << s1.arraysize() << endl;//10

	gtt::array<int, 100> s2;//开辟容量为100个int大小的数组
	cout << s2.arraysize() << endl;//100
	return 0;
}

注意：

浮点数、类对象以及字符串是不允许作为非类型模板参数的。
非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果。

模板的特化

概念

通常情况下，使用模板可以实现一些与类型无关的代码，但对于一些特殊类型的可能会得到一些错误的结果，需要特殊处理，比如：实现了一个专门用来进行小于比较的函数模板。

namespace gtt
{
	struct Date
	{
		Date(int year, int month, int day)
			:_year(year)
			, _month(month)
			, _day(day)
		{}
		bool operator<(const Date& d) const
		{
			if ((_year < d._year)
				|| (_year == d._year && _month < d._month)
				|| (_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day))
			{
				return true;
			}
			else
			{
				return false;
			}
		}
		int _year;
		int _month;
		int _day;
	};

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

void test1()
{
	cout << gtt::less(1, 2) << endl;//结果正确

	gtt::Date d1(2023, 8, 18);
	gtt::Date d2(2023, 8, 19);
	cout << gtt::less(d1, d2) << endl;//结果正确

	gtt::Date* p1 = &d1;
	gtt::Date* p2 = &d2;
	cout << gtt::less(p1, p2) << endl;//结果不正确
}

可以看到，less绝对多数情况下都可以正常比较，但是在特殊场景下就得到错误的结果。上述示例中，p1指向的d1显然小于p2指向的d2对象，但是less内部并没有比较p1和p2指向的对象内容，而比较的是p1和p2指针的地址，这就无法达到预期而错误。

此时，就需要对模板进行特化。即：在原模板类的基础上，针对特殊类型所进行特殊化的实现方式。模板特化中分为函数模板特化与类模板特化.

函数模板特化

函数模板的特化步骤：

必须要先有一个基础的函数模板；
关键字template后面接一对空的尖括号<>；
函数名后跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型；
函数形参表: 必须要和模板函数的基础参数类型完全相同，如果不同编译器可能会报一些奇怪的错误。

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

template<>
bool less<Date*>(Date* left, Date* right)
{
	return *left < *right;
}

注意：一般情况下如果函数模板遇到不能处理或者处理有误的类型，为了实现简单通常都是将该函数直接给出。

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

template<>
bool less(Date* left, Date* right)
{
	return *left < *right;
}

类模板特化

全特化

全特化即是将模板参数列表中所有的参数都确定化：

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

	template<>
	class Date<int, char>
	{
	public:
		Date()
		{
			cout << "Date<int, char>" << endl;
		}
	};
}
void test()
{
	gtt::Date<int, int> d1;//Date<T1, T2>
	gtt::Date<int, char> d2;//Date<int, char>

}

偏特化

偏特化：任何针对模版参数进一步进行条件限制设计的特化版本。
偏特化有以下两种表现方式：

部分特化
将模板参数类表中的一部分参数特化。

//将第二个参数特华为int
template<class T1>
class Date<T1, int>
{
public:
	Date()
	{
		cout << "Date<T1, int>" << endl;
	}
};

参数更进一步的限制
偏特化并不仅仅是指特化部分参数，而是针对模板参数更进一步的条件限制所设计出来的一个特化版本。

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

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

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

void test()
{
	gtt::Date<int, int> d1;//Date<T1, T2>
	gtt::Date<int, char> d2;//Date<int, char>
	gtt::Date<double, int> d3;//Date<T1, int>
	gtt::Date<int*, int*> d4;//Date<T1*, T2*>
	gtt::Date<int&, int&> d5;//Date<T1&, T2&>
	gtt::Date<int&, int*> d6;//Date<T1&, T2*>

}

模板分离编译

什么是分离编译

一个程序（项目）由若干个源文件共同实现，而每个源文件单独编译生成目标文件，最后将所有目标文件链
接起来形成单一的可执行文件的过程称为分离编译模式。

模板的分离编译

我们将模板的声明与定义分离，在头文件中定义声明，源文件中进行定义：
在这里插入图片描述
此时我们运行程序，会发现程序会报链接错误，那么为什么呢？

我们都知道，程序要运行起来一般要经历以下四个步骤：

预处理：头文件展开、去注释、宏替换、条件编译等。
编译：检查代码的规范性、是否有语法错误等，确定代码实际要做的工作，在检查无误后，将代码翻译成汇编语言。
汇编：把编译阶段生成的文件转成目标文件。
链接：将生成的各个目标文件进行链接，生成可执行文件。

预处理阶段以后。头文件就被展开，此时就生成了Add.i和main.i文件：
在这里插入图片描述
但是我们会发现，此时main.i文件中并没有Add函数的定义，只存在Add函数的声明，此时就进入编译阶段，顺利的将main.i和Add.i文件转化为main.s和Add.s文件，然后进入汇编阶段，就会生成main.o和Add.o文件，在此之前都不会报错。