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C++ 深入淺出探索模板

 更新時(shí)間:2022年04月15日 11:39:37   作者:m0_52012656  
人們需要編寫多個形式和功能都相似的函數(shù),因此有了函數(shù)模板來減少重復(fù)勞動;人們也需要編寫多個形式和功能都相似的類,于是 C++ 引人了類模板的概念,編譯器從類模板可以自動生成多個類,避免了程序員的重復(fù)勞動

非類型模板參數(shù)

模板參數(shù)分類類型形參與非類型形參。

類型形參:出現(xiàn)在模板參數(shù)列表中,跟在class或者typename之類的參數(shù)類型名稱。

非類型形參,就是用一個常量作為類(函數(shù))模板的一個參數(shù),在類(函數(shù))模板中可將該參數(shù)當(dāng)成常量來使用。

注意:

  • 浮點(diǎn)數(shù),類對象以及字符串是不允許作為非類型模板的。
  • 非類型的模板參數(shù)必須在編譯期就能確認(rèn)結(jié)果。

模板特化

有時(shí)候,編譯默認(rèn)函數(shù)模板或者類模板不能正確處理需要邏輯,需要針對一些情況特殊化處理,就要做模板特化。

通常情況下,使用模板可以實(shí)現(xiàn)一些與類型無關(guān)的代碼,但對于一些特殊類型的可能會得到一些錯誤的結(jié)果,例如:

template<class T>
bool IsEqual(const T&left,const T&right)
{
    return left==right;
}
//針對字符串類型要特殊化處理--寫一份函數(shù)模板的特殊化出來
template<>
bool IsEqual<char*>(const char* &left,const char* &right)
{
    return strcmp(left,right)==0;
}
?
int main()
{
    cout<<IsEqual(1,2)<<endl;//0
    cout<<IsEqual(1.1,1.1)<<endl;//1
    
    char p1[]="hello";
    char p2[]="hello";
    cout<<IsEqual(p1,p2)<<endl;//0
    
    const char* p3="hello";
    const char* p4="hello";
    cout<<IsEqual(p3,p4)<<endl;//1
}

此時(shí),就需要對模板進(jìn)行特化。即:在原模板類的基礎(chǔ)上,針對特殊類型所進(jìn)行特殊化的實(shí)現(xiàn)方式。模板特化中分為函數(shù)模板特化與類模板特化。

特化的本質(zhì):顯示指定實(shí)例化的模板

函數(shù)模板特化

函數(shù)模板特化步驟

  • 必須要先有一個基礎(chǔ)的函數(shù)模板
  • 關(guān)鍵字template后面接一對空的尖括號<>
  • 函數(shù)名后跟一對尖括號,尖括號中指定需要特化的類型
  • 函數(shù)形參表: 必須要和模板函數(shù)的基礎(chǔ)參數(shù)類型完全相同,如果不同編譯器可能會報(bào)一些奇怪的錯誤
template<>
bool IsEqual<const char* const>(const char* const &left,const char* &right)
{
    if(strcmp(left,right)>0)
        return true;
    return false;
}

注意:一般情況下如果函數(shù)模板遇到不能處理或者處理有誤的類型,為了實(shí)現(xiàn)簡單通常都是將該函數(shù)直接給出。

類模板特化

全特化

全特化既是將模板參數(shù)列表中所有的參數(shù)都確定化

template<calss T1,class T2>
class Data
{
public:
    Data(){cout<<"Data<T1,T2>"<<endl; }
private:
          T1 _d1;
          T2 _d2;
};
?
template<>
class Data<int ,char>
public:
    Data(){cout<<"Data<int,char>"<<endl; }
private:
          int _d1;
          char _d2;
};
void TestVector()
{
    Data<int,int>d1;
    Data<int,char>d2;
}

偏特化

針對任何模板參數(shù)進(jìn)一步進(jìn)行條件限制設(shè)計(jì)的特化版本,比如對于一下模板類:

template<class T1,class T2>
class Data
{
public:
    Data(){cout<<"Data<T1,T2>"<<endl;}
private:
    T1 _d1;
    T2 _d2;
};
//偏特化有以下兩種表現(xiàn)方式:
//1、部分特化:將函數(shù)中的一部分參數(shù)特化。
?
template<class T1>
class Data<T1,int>
{
public:
    Data(){cout<<"Data<T1,int>"<<endl;}
private:
    T1 _d1;
    int _d2;
}
//2、參數(shù)進(jìn)一步的限制:偏特化并不僅僅是指特化部分參數(shù),而是針對模板參數(shù)更進(jìn)一步的條件限制所設(shè)計(jì)出來的一個特化版本
//兩個參數(shù)偏特化為指針類型
template<typename T1,typename T2>
class Data<T1*,T2*>
{
public:
    Data(){cout<<"Data<T1*,T2*>"<<endl;}
private:
    T1* _d1;
    T2* _d2;
};
//兩個參數(shù)偏特化為引用類型
template<typename T1,typename T2>
class Data<T1&,T2&>
{
public:
    Data(){cout<<"Data<T1&,T2&>"<<endl;}
private:
    const T1& _d1;
    const T2& _d2;
};
?
void test2()
{
    Data<double,int>d1;   //調(diào)用特化的int版本
    Data<int,double>d2;   //調(diào)用基礎(chǔ)模板
    Data<int *,int*>d3;   //調(diào)用特化的指針版本
    Data<int&,int&>d4(1,2); //調(diào)用特化的引用版本
}

模板分離編譯

分離編譯就是指一個程序由若干個源文件共同實(shí)現(xiàn),而每個源文件單獨(dú)編譯生成目標(biāo)文件,最后將目標(biāo)文件連接起來形成單一的可執(zhí)行文件的過程稱為分離編譯模式。

模板的分離編譯

// 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;
}

分析:

解決方法

  • 將聲明和定義放到一個文件中。推薦使用
  • 模板定義的位置顯示實(shí)例化。不實(shí)用

總結(jié)

優(yōu)點(diǎn)

  • 模板復(fù)用了代碼,節(jié)省資源,更快的迭代開發(fā),C++的標(biāo)準(zhǔn)模板庫(STL)因此而生
  • 增強(qiáng)了代碼的靈活性

缺點(diǎn)

  • 模板會導(dǎo)致代碼膨脹問題,也會導(dǎo)致編譯時(shí)間變長。
  • 出現(xiàn)模板編譯錯誤時(shí),錯誤信息非常雜亂,不易定位錯誤。

到此這篇關(guān)于C++ 深入淺出探索模板的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ 模板內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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