◆博主名称：少司府

欢迎来到少司府的博客☆*: .｡. o(≧▽≦)o .｡.:*☆

⭐数据结构系列个人专栏：

初阶数据结构_少司府的博客-CSDN博客

⭐C++基础个人专栏：

C++初阶_少司府的博客-CSDN博客

⭐琢玉成器终有时，笔底生花夺锦归

目录

一、非类型模板参数

        1.1 模板参数的分类

        1.2 array静态数组

二、模板的特化

        2.1 概念

        2.2 函数模板特化

        2.3 类模板特化

        2.3.1 全特化

        2.3.2 偏特化

三、模板分离编译

        3.1 什么是分离编译

        3.2 模板的分离编译

        3.3 链接错误解决方案

四、模板优缺点总结

        4.1 优点

        4.2 缺点

---

一、非类型模板参数

        1.1 模板参数的分类

        模板参数分类类型：类型形参和非类型形参

类型形参即：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 。

template<size_t N = 10,bool flag = false,char s = ' '> // 非类型模板参数可以给缺省值
class Stack
{
private:
	int _a[N];
	int _top;
};

如图，非类型模板参数可以有缺省值，但是其只能为整型家族的值。

整型家族包括：char、int、size_t、long、long long、bool

也有例外：

// C++20支持double做模板参数
template<double D> 
class A
{
private:
	//...
};

C++20支持double作为模板参数。

注意：

1）、浮点数、类对象以及字符串是不允许非类型模板参数的。

2）、非类型模板参数必须在编译期就确认结果。

        1.2 array静态数组

array<int, 10> a1; // 不会初始化
array<int, 100> a2;

array是C++提供的一个静态数组，相比于自定义的数组，array检查越界更严格。

	array<int, 10> a1; // 不会初始化
	array<int, 100> a2;
	int a3[10];
	// 越界检查问题
	cout << a3[10] << endl; //越界读不检查，越界写检查 
	//a3[10] = 10;
	 
	a1[10] = 10; // 越界读写都会检查
	cout << a1[10] << endl;

如图，自定义数组越界读不会报错，越界写会报错；array越界读写都会报错。

二、模板的特化

        2.1 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（比如模板函数），但对于一些特殊类型的可能会得到一些错误的结果，因此需要做特殊处理。

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

模板特化分为函数模板特化和类模板特化。

        2.2 函数模板特化

函数模板特化的一般步骤：

1）、必须先有一个基础的函数模板

2）、关键字template后面接一对空尖括号<>

3）、函数名后跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型

// 函数模板 -- 参数匹配
template<class T>
bool Less(T left, T right)
{
	return left < right;
}

template<>
bool Less<Date*>(Date* left, Date* 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;
}

如图，我们可以通过模板的特化来实现对Date*的比较。当left、right类型为其他类型时，会走第一个函数模板；当其为Date*时，会走第二个。

当然，我们也可以直接使用现成的函数。

bool Less(Date* left, Date* right)
{
	return *left < *right;
}

还有就是，我们在进行模板特化的时候，可能会遇到一些坑，比如：

// 函数模板 -- 参数匹配
template<class T>
bool Less(const T& left,const T& right)
{
	return left < right;
}

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

注意const指向的内容，特化模板要与正常模板严格匹配，这里应该是底层const，是指向的内容不能修改，而不是指针本身不能修改。

        2.3 类模板特化

        2.3.1 全特化

        全特化就是模板的参数列表中所有参数都确定化。

template<class T1, class T2>
class Data
{
public:
	Data() { cout << "Data<T1, T2>" << endl; }
private:
	T1 _d1;
	T2 _d2;
};

// 全特化
template<>
class Data<int, char>
{
public:
	Data() { cout << "Data<int, char>" << endl; }
private:
	int _d1;
	char _d2;
};

        2.3.2 偏特化

        偏特化就是对参数列表中部分参数进行特化。

// 偏特化/半特化
// 将第二个参数特化为double
template <class T1>
class Data<T1, double>
{
public:
	Data() { cout << "Data<T1, double>" << endl; }
private:
	T1 _d1;
	double _d2;
};

// 将第二个参数特化为char
template <class T1>
class Data<T1, char>
{
public:
	Data() { cout << "Data<T1, char>" << endl; }
private:
	T1 _d1;
	char _d2;
};

如图，当全特化与偏特化同时存在并实例化生效时，优先使用全特化。

我们还可以对参数进行进一步的限制，例如：

//两个参数偏特化为指针类型
template <typename T1, typename T2>
class Data <T1*, T2*>
{
public:
Data() {cout<<"Data<T1*, T2*>" <<endl;}
private:
T1 _d1;
T2 _d2;
};

针对所有类型的指针参数，都会用这个模板进行实例化。

三、模板分离编译

        3.1 什么是分离编译

        3.2 模板的分离编译

        我们以下面情况为例：

// Func.h
void func(const int& left, const int& right);

template<class T>
T Add(const T& left, const T& right);

// Func.cpp
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
	cout << "Add(const T& left, const T& right)" << endl;
	return left + right;
}

void func(const int& left, const int& right)
{
	cout << "func(const int& left, const int& right)" << endl;
}

// Test.cpp
int main()
{
	Add(1, 2);
	Add(1.0, 2.0);

	func(1, 2);

	return 0;
}

如图，在链接阶段发生错误。在链接阶段，在符号表找到了func的地址，但是Add没有实例化，找不到地址。

        3.3 链接错误解决方案

方法一：在Func.cpp文件显示实例化

// 显式实例化
template
int Add(const int& left, const int& right);

template
double Add(const double& left, const double& right);

方法二：直接在.h文件定义模板，用的地方就有定义，直接实例化。

四、模板优缺点总结

        4.1 优点

1）、模板复用了代码，节约资源，更快的迭代开发，C++的标准模板库（STL）因此而产生

2）、增强了代码的灵活性

        4.2 缺点

1）、模板会导致代码膨胀问题，也会导致编译时间变长

2）、出现模板编译错误时，错误信息非常凌乱，不容易定位

本期的分享就到这里，如果觉得博主的文章比较对胃口的话，可以点一个小小的关注~

您的三连是我持续更新的动力~