C++模板之特化與偏特化詳解
前言
說到C++模板，這個已經(jīng)不是什么新東西了，自己在實際開發(fā)中也用過；對于C++模板特化和偏特化，對于別人來說，已經(jīng)不是什么新東西了，但是對于我來說，的確是我的盲區(qū)，那天在群里討論這個問題，自己對于這部分確實沒有掌握，又聯(lián)想到在《STL源碼剖析》一書中，對于此也是有著介紹。所以，今天就對此進(jìn)行詳細(xì)的總結(jié)，以備后忘。
C++模板
說到C++模板特化與偏特化，就不得不簡要的先說說C++中的模板。我們都知道，強(qiáng)類型的程序設(shè)計迫使我們?yōu)檫壿嫿Y(jié)構(gòu)相同而具體數(shù)據(jù)類型不同的對象編寫模式一致的代碼，而無法抽取其中的共性，這樣顯然不利于程序的擴(kuò)充和維護(hù)。C++模板就應(yīng)運(yùn)而生。C++的模板提供了對邏輯結(jié)構(gòu)相同的數(shù)據(jù)對象通用行為的定義。這些模板運(yùn)算對象的類型不是實際的數(shù)據(jù)類型，而是一種參數(shù)化的類型。C++中的模板分為類模板和函數(shù)模板。
類模板如下：
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
class TClass
{
public:
// TClass的成員函數(shù)
private:
T DateMember;
};
函數(shù)模板如下：
template <class T>
T Max(const T a, const T b)
{
return a > b ? a : b;
}
模板特化
有時為了需要，針對特定的類型，需要對模板進(jìn)行特化，也就是所謂的特殊處理。比如有以下的一段代碼：
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
class TClass
{
public:
bool Equal(const T& arg, const T& arg1);
};
template <class T>
bool TClass<T>::Equal(const T& arg, const T& arg1)
{
return (arg == arg1);
}
int main()
{
TClass<int> obj;
cout<<obj.Equal(2, 2)<<endl;
cout<<obj.Equal(2, 4)<<endl;
}
類里面就包括一個Equal方法，用來比較兩個參數(shù)是否相等；上面的代碼運(yùn)行沒有任何問題；但是，你有沒有想過，在實際開發(fā)中是萬萬不能這樣寫的，對于float類型或者double的參數(shù)，絕對不能直接使用“==”符號進(jìn)行判斷。所以，對于float或者double類型，我們需要進(jìn)行特殊處理，處理如下：
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
class Compare
{
public:
bool IsEqual(const T& arg, const T& arg1);
};
// 已經(jīng)不具有template的意思了，已經(jīng)明確為float了
template <>
class Compare<float>
{
public:
bool IsEqual(const float& arg, const float& arg1);
};
// 已經(jīng)不具有template的意思了，已經(jīng)明確為double了
template <>
class Compare<double>
{
public:
bool IsEqual(const double& arg, const double& arg1);
};
template <class T>
bool Compare<T>::IsEqual(const T& arg, const T& arg1)
{
cout<<"Call Compare<T>::IsEqual"<<endl;
return (arg == arg1);
}
bool Compare<float>::IsEqual(const float& arg, const float& arg1)
{
cout<<"Call Compare<float>::IsEqual"<<endl;
return (abs(arg - arg1) < 10e-3);
}
bool Compare<double>::IsEqual(const double& arg, const double& arg1)
{
cout<<"Call Compare<double>::IsEqual"<<endl;
return (abs(arg - arg1) < 10e-6);
}
int main()
{
Compare<int> obj;
Compare<float> obj1;
Compare<double> obj2;
cout<<obj.IsEqual(2, 2)<<endl;
cout<<obj1.IsEqual(2.003, 2.002)<<endl;
cout<<obj2.IsEqual(3.000002, 3.0000021)<<endl;
}
模板偏特化
上面對模板的特化進(jìn)行了總結(jié)。那模板的偏特化呢？所謂的偏特化是指提供另一份template定義式，而其本身仍為templatized；也就是說，針對template參數(shù)更進(jìn)一步的條件限制所設(shè)計出來的一個特化版本。這種偏特化的應(yīng)用在STL中是隨處可見的。比如：
template <class _Iterator>
struct iterator_traits
{
typedef typename _Iterator::iterator_category iterator_category;
typedef typename _Iterator::value_type value_type;
typedef typename _Iterator::difference_type difference_type;
typedef typename _Iterator::pointer pointer;
typedef typename _Iterator::reference reference;
};
// specialize for _Tp*
template <class _Tp>
struct iterator_traits<_Tp*>
{
typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
typedef _Tp value_type;
typedef ptrdiff_t difference_type;
typedef _Tp* pointer;
typedef _Tp& reference;
};
// specialize for const _Tp*
template <class _Tp>
struct iterator_traits<const _Tp*>
{
typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
typedef _Tp value_type;
typedef ptrdiff_t difference_type;
typedef const _Tp* pointer;
typedef const _Tp& reference;
};
看了了么？這就是模板偏特化，與模板特化的區(qū)別在于，模板特化以后，實際上其本身已經(jīng)不是templatized，而偏特化，仍然帶有templatized。我們來看一個實際的例子：
#include <iostream>
using namespace std;
// 一般化設(shè)計
template <class T, class T1>
class TestClass
{
public:
TestClass()
{
cout<<"T, T1"<<endl;
}
};
// 針對普通指針的偏特化設(shè)計
template <class T, class T1>
class TestClass<T*, T1*>
{
public:
TestClass()
{
cout<<"T*, T1*"<<endl;
}
};
// 針對const指針的偏特化設(shè)計
template <class T, class T1>
class TestClass<const T*, T1*>
{
public:
TestClass()
{
cout<<"const T*, T1*"<<endl;
}
};
int main()
{
TestClass<int, char> obj;
TestClass<int *, char *> obj1;
TestClass<const int *, char *> obj2;
return 0;
}
對于輸出結(jié)果，我這里就不寫了，大家可以試一試。
特化與偏特化的調(diào)用順序
對于模板、模板的特化和模板的偏特化都存在的情況下，編譯器在編譯階段進(jìn)行匹配時，是如何抉擇的呢？從哲學(xué)的角度來說，應(yīng)該先照顧最特殊的，然后才是次特殊的，最后才是最普通的。編譯器進(jìn)行抉擇也是尊從的這個道理。從上面的例子中，我們也可以看的出來，這就就不再舉例說明。
總結(jié)
對于模板的特化和偏特化，我的理解可能也不是很正確。希望大家和我進(jìn)行探討。我這里只是對自己的一些理解進(jìn)行了總結(jié)。最后，也希望大家對我的博客提出中肯的建議。我堅信，分享使我們更進(jìn)步。
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