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【C++】模板进阶

news 2025/8/27 9:31:35

一、非类型模板参数

模板参数分：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。

下面size_t N中的N为非类型形参，class T中的T为类型参数。

template<class T, size_t N>
class Stack
{
public://void func()//{//	N++;//N是常量不能修改，但是在编译的时候不会出现错误//}
private:int _a[N];int _top;
};

C++20之前，只允许整形做非类型模板参数
C++20，可以支持double(x64)等内置类型

//C++20
template<double X,int* ptr>
class A
{};

注意：
1. 浮点数(float(x86,x64),double(x86))、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。

这里介绍一个非常鸡肋的头文件

#include<array>

先说这个好处，这个头文件的好处。

看下面图片，如果我们使用静态数组难免会出现越界访问，且编译器也默认没有错误。

如果使用array则会暴力检查出错误

array中使用了非类型模板参数

为什么说array有些鸡肋呢？

因为vector可以完全替代array

下面的代码注意：

template<class T>
void PrintVector(const vector<T>& v)
{// 没有实例化的类模板没实例化时，不能去里面查细节东西。typename vector<T>::const_iterator it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;
}
int main()
{vector<int> v1 = { 1, 2, 3 };PrintVector(v1);return 0;
}

这里需要添加typename来明确是类型，因为vector<T>没有实例化，不敢去查const_iterator所以编译器会发生报错

二、模板的特化

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。这就是模板的特化。

2.1函数模板特化

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

template<class T>
bool Less(const T& left, const T& right)
{return left < right;
}

int main()
{cout << Less(1, 2) << endl; Date d1(2022, 6, 7);Date d2(2022, 7, 8);cout << Less(d1, d2) << endl; Date* p1 = &d1;Date* p2 = &d2;cout << Less(p1, p2) << endl; //这里会发生错误，因为是地址的比较而不是对象的比较return 0;
}

所以在函数模板下面进行特化

template<>
bool Less<Date*>( const Date* & left, const Date* & right)
{return *left < *right;
}

我们会发现上面的代码出现了语法不匹配，为什么？

首先，我们先看模板，模板的形参是const T& left，const修饰的是letf，而特化中const修饰的是* left出现了语法不匹配。所以我们要这样修改

template<>
bool Less<Date*>(Date* const & left, Date* const & right)
{return *left < *right;
}

注意：一般函数特化会直接简化形成函数，给这个类型专门匹配一个函数。

2.2类模板特化

类模板特化在实践当中是非常有用的

2.2.1全特化

//类模板
template<class T1, class T2>
class Data
{
public://实现1功能Data() { cout << "Data<T1, T2>" << endl; }
};
//特化
template<>
class Data<int, char>
{
public://实现2功能Data() { cout << "Data<int, char>" << endl; }
};
int main()
{Data<int, int> d1;Data<int, char> d2;return 0;
}

2.2.2偏特化与半特化

//偏特化/半特化
template <class T1>
class Data<T1, int>
{
public:Data() { cout << "Data<T1, int>->偏特化" << endl; }};// 两个参数偏特化为指针类型
template <class T1, class T2>
class Data <T1*, T2*>
{
public:Data() { cout << "Data<T1*, T2*>->偏特化" << endl;cout << sizeof(T1) << endl;cout << sizeof(T2) << endl;cout << typeid(T1).name() << endl;cout << typeid(T2).name() << endl;}
};
// 限定引用
template <typename T1, typename T2>
class Data <T1&, T2&>
{
public:Data()	{	cout << "Data<T1&, T2&>" << endl;	}
};