• C++模版进阶


    非类型模板参数

    模板参数可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typename关键字之后的参数类型名称
    非类型形参: 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

    example:定义一个模板类型的静态数组
    templatesize_t N = 10>//可以给缺省值
    class starray
    {
    public:
        size_t size()
        {
            return N;
        }

    private:
        T _arr[N];
    };
    实例化静态数组
    int main()
    {
        starray a;
        cout << a.size() << endl;
    }
    注意:
      1. 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  
    2. 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
    比如:

    template
    bool equal( T l, T r)
    {
        return l == r;
    }

    int main()
    {
        cout << equal(1, 1) << endl;//打印1
        char a1[] = "pride";
        char a2[] = "pride";//
    这是两个存在于栈区的字符串,其地址显然是不同的
        cout << equal(a1, a2) << endl;//打印0,这里传过去比较的是a1和a2的地址

    }

    此时,就需要对模板进行特化。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 类模板特化

    函数模板特化

    函数模板的特化步骤:
    1. 必须要先有一个基础的函数模板
    2. 关键字 template 后面接一对空的尖括号 <>
    3. 函数名后跟一对尖括号,尖括号中指定需要特化的类型
    4. 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。

    对于上述实例char*类型的特化如下

    //基础的函数模板

    template
    bool equal(T l, T r)
    {
        return l == r;
    }

    //特化char*函数模版

    template<>
    bool equal(char* s1, char* s2)
    {
        return strcmp(s1, s2)==0;
    }

    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。
    bool equal(char* s1, char* s2)
    {
        return strcmp(s1, s2)==0;
    }

    类模板特化

    类模板也可以针对特殊类型进行特殊化实现,并且类模板的特化又可分为全特化和偏特化(半特化)

    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。

    example:对于以下类模板

    template
    class pride
    {
        pride()
        {
            cout << "pride" << endl;
        }
    private:
        T1 _a;
        T2 _b;
    };

    当T1和T2分别是char和double时,我们若是想对实例化的类进行特殊化处理,那么我们就可以对T1和T2分别是char和double的模板进行特化。

    类模板的特化步骤:

    1. 首先必须要有一个基础的类模板。
    2. 关键字template后面接一对空的尖括号<>。
    3. 类名后跟一对尖括号,尖括号中指定需要特化的类型。

    //普通类模版

    template
    class pride
    {
    public:
        pride()
        {
            cout << "pride" << endl;
        }
    private:
        T1 _a1;
        T2 _a2;
    };

    //特化类模板

    template<>
    class pride
    {
    public:
        pride()
        {
            cout << "pride" << endl;
        }
    private:
        char _a1;
        double _a2;
    };

    偏特化

    偏特化是指任何针对模板参数进一步进行条件限制设计的特化版本

    example:对于以下类模板

    template
    class pride
    {
        pride()
        {
            cout << "pride" << endl;
        }
    private:
        T1 _a;
        T2 _b;
    };

    部分特化
    我们可以仅对模板参数列表中的部分参数进行确定化。
     

    针对参数二为double的特化

    template
    class pride
    {
    public:
        pride()
        {
            cout << "pride" << endl;
        }
    private:
        T1 _a1;
        double _a2;
    };

    参数更进一步的限制
    偏特化并不仅仅是指特化部分参数,而是针对模板参数进一步的条件限制所设计出来的一个特化版本。
    可以指定当T1和T2为某种类型时,使用我们特殊化的类模板。

    T1和T2是指针类型的特化

    template
    class pride
    {
    public:
        pride()
        {
            cout << "pride" << endl;
        }
    private:
        T1* _a1;
        T2* _a2;
    };

    模板的分离编译

    分离编译定义

    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

    需要创建三个文件,头文件用于进行函数声明及结构定义,一个源文件用于对头文件中声明的函数进行定义,另一个源文件用于调用头文件当中的函数

    这种模式会在链接阶段报错

    分析:

    程序运行4部曲

    1.预处理:头文件的展开,清除注释,宏替换,进行条件编译  .cpp-->.i

    2.编译:是否有语法错误,代码的规范性,转成汇编代码  .i-->.s

    3.汇编:将编译阶段生成的文件转换成目标文件  .s-->.o

    4.链接:将每个生成的目标文件链接

    模板分离编译失败的原因:
    在函数模板定义的地方没有进行实例化,需要实例化函数的地方没有模板函数的定义

    解决方法
    1. 将声明和定义放到同一个文件    推荐
    2. 模板定义的位置显式实例化   不推荐
    模板总结
     
    优点:
    1.增强代码灵活性
    2.通过复用,更快的迭代开发,C++的标准模板库(STL)因此而产生
    缺点:
    1.导致代码膨胀,编译时间变长
    2.出现模板编译错误时,错误信息非常凌乱,不易定位错误
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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/qq_54717101/article/details/127949109