【模版进阶】—— 我与C++的不解之缘（十八）

前言：

之前浅浅的学了一下模版，这里来深入学习一下模版

1、非类型模版参数

模版参数可以分为类型形参 和非类型形参

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。

这里实现一个静态数组（类模版），在创建类对象时，需要指明数据个数（默认是10，非类型模版参数n来控制）。

template<class type, size_t N = 10>
class Array
{
public:
	T& operator[](size_t i) { return _arr[i]; }
	const T& operator[](size_t i)const { return _arr[i]; }

	size_t size()const { return _size; }
	bool empty()const { return 0 == _size; }
private:
	type _arr[N];
	size_t _size;
};

注意：

非类型模版参数 不支持浮点型和自定义类型以及字符串（C++11支持double 类型）
非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果 （换句话说就是，需要显示传参数或者有缺省参数）。

2、模版的特化

2.1. 概念

什么是模版特化？

我们知道，我们可以使用模版来实现一些通用的代码（与类型无关）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：

仿函数less 在实现的过程中，如果我们想要比较一个日期类的对象，我们传日期类对象肯定不会出错；而如果日期类的指针，这是它就会直接比较指针的大小（根据地址进行比较），我们不想要这样比较，这是我们就可以使用特化进行特殊化处理。

// 函数模板 -- 参数匹配
template<class T>
bool Less(T left, T right)
{
 	return left < right;
}
int main()
{
	cout << Less(1, 2) << endl; // 可以比较，结果正确
	Date d1(2022, 7, 7);
 	Date d2(2022, 7, 8);
 	cout << Less(d1, d2) << endl; // 可以比较，结果正确
 	Date* p1 = &d1;
 	Date* p2 = &d2;
 	cout << Less(p1, p2) << endl; // 可以比较，结果错误
 	return 0;
}

2.2. 函数模版的特化

语法：

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。

//函数模板的特化
template<class T>
bool less(const T& x, const T& y)
{
	return x < y;
}

template<Data*>
bool less(const Data* const x, const Data* const y)
{
	return *x < *y;
}

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

2.3. 类模版的特化

全特化

全特化就是将模版参数列表的所以参数都确定化。

//类模版的特化
template<class T1, class T2>
class A
{
public:
	A()
	{
		cout << "A<T1, T2>" << endl;
	}
private:
	T1 _t1;
	T2 _t2;
};
//全特化
template<>
class A<int,int>
{
	A()
	{
		cout << "A<int, int>" << endl;
	}
private:
	int _i1;
	int _i2;
};

偏特化

偏特化有两种表现形式（一是部分特化、二就是对参数的进一步限制）。

对于这样一个类**A**

template<class T1, class T2>
class A
{
public:
	A()
	{
		cout << "A<T1, T2>" << endl;
	}
private:
	T1 _t1;
	T2 _t2;
};

部分特化：

部分特化就是特化模版参数中的一部分。

//偏特化
//特化模版参数的一部分
template<class T>
class A<int, T>
{
public:
	A()
	{
		cout << "A<int, T>" << endl;
	}
private:
	int _i;
	T _t;
};
template<class T>
class A<T, char>
{
public:
	A()
	{
		cout << "A<T, char>" << endl;
	}
private:
	T _t;
	char _ch;
};

对参数的进一步限制：

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。

//对参数的进一步限制
template<class T1,class T2>
class A<T1*, T2*>
{
public:
	A()
	{
		cout << "A<T1*, T2*>" << endl;
	}
private:
	T1* _t1;
	T2* _t2;
};
template <typename T1, typename T2>
class A <T1&, T2&>
{
public:
	A(const T1& t1, const T2& t2)
		: _t1(t1)
		, _t2(t2)
	{
		cout << "A<T1&, T2&>" << endl;
	}

private:
	const T1& _t1;
	const T2& _t2;
};

测试：

void test()
{

	A<double, int> d1; // 调用模版实例化的版本
	A<int, double> d2; // 调用基础的模板 
	A<int*, int*> d3; // 调用特化的指针版本
	A<int&, int&> d4(1, 2); // 调用特化的引用版本
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}

结果：

A(T1, T2)
A<int, T>
A<T1*, T2*>
A<T1&, T2&>

3、模版的分离编译

3.1. 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

3.2. 模版的编译分离

假设现在有这样的场景，模版的声明和定义分离

// 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;
}

// main.cpp
#include"a.h"
int main()
{
	Add(1, 2);
	Add(1.0, 2.0);

	return 0;
}