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C++中的模板類&模板函數(shù)

更新時(shí)間：2023年08月09日 10:42:45 作者：TiRan_Yang

這篇文章主要介紹了C++中的模板類&模板函數(shù)用法,具有很好的參考價(jià)值,希望對大家有所幫助,如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教

C++模板類&模板函數(shù)

模板類

模板類的定義使用 template<typename T> 或 template<class T> ，將具有相同功能的代碼合并，增加代碼的簡潔性和易讀性。

例如在計(jì)算凸包的例子中，傳入點(diǎn)的類型可以是自定義的 Point ，也可以是 pcl::point 之類。

例如在頭文件中的定義如下：

template<typename T>
class POLYGON
{
public:
    POLYGON();
public:
    void convhull(std::vector<T> &input, std::vector<T> &result);
};

模板函數(shù)

如模板類中的 convhull 函數(shù)就是模板函數(shù)，模板函數(shù)的輸入為各種類型的點(diǎn)，將計(jì)算后的凸包存在 result 中。 convhull 的模板參數(shù)只有T，也可以為該函數(shù)增加其它的模板參數(shù)。

例如，增加參數(shù) T1 ：

template<typename T>
class POLYGON
{
public:
    POLYGON();
	template<typename T1> void test(T1 a);
public:
    void convhull(std::vector<T> &input, std::vector<T> &result);
};

以上為模板類和模板函數(shù)是如何定義的，接下來將介紹它們是如何初始化的。模板函數(shù)有隱式實(shí)例化和顯示實(shí)例化，但模板類只有顯式實(shí)例化。

1、隱式實(shí)例化

? 在模板函數(shù)的初始化在類的內(nèi)部，即函數(shù)的實(shí)現(xiàn)在類的內(nèi)部，例如實(shí)現(xiàn) pointFromVeh2grd ，在調(diào)用隱式實(shí)例化的模板函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)會自動適配模板參數(shù)T。

template<typename T>
class POLYGON
{
public:
    POLYGON();
    T pointFromVeh2grd(const T &ptVeh, const double &vehX, const double &vehY, const float &vehYaw){
        return ptGrd;
    }
	template<typename T1> void test(T1 a);
public:
    void convhull(std::vector<T> &input, std::vector<T> &result);
};

2、顯示初始化

模板函數(shù)的初始化在類的外部，模板類實(shí)例化 AXIS_CONVERT<int> ，這說明 AXIS_CONVERT 類只接受int類型的輸入，如果輸入類型，編譯器會報(bào)錯(cuò)。

模板函數(shù)實(shí)例化 template void AXIS_CONVERT::test<double>(double); 同樣 test 函數(shù)只接受 double 類型的輸入。

//在源文件中進(jìn)行顯式初始化及實(shí)現(xiàn)
//顯式初始化
template class AXIS_CONVERT<int>;
template void AXIS_CONVERT::test<double>(double);
//函數(shù)功能實(shí)現(xiàn)
template<typename T> template<typename T1>
void AXIS_CONVERT<T>::test(T a)
{
    std::cout<<a<<std::endl;
}

C++函數(shù)模板特化，類模板特化

模版與特化的概念

1. 函數(shù)模版與類模版

C++中模板分為函數(shù)模板和類模板

函數(shù)模板：是一種抽象函數(shù)定義，它代表一類同構(gòu)函數(shù)。
類模板：是一種更高層次的抽象的類定義。

2. 特化的概念

所謂特化，就是將泛型的東西搞得具體化一些，從字面上來解釋，就是為已有的模板參數(shù)進(jìn)行一些使其特殊化的指定，使得以前不受任何約束的模板參數(shù)，或受到特定的修飾（例如const或者搖身一變成為了指針之類的東東，甚至是經(jīng)過別的模板類包裝之后的模板類型）或完全被指定了下來。

模板特化的分類

針對特化的對象不同，分為兩類：函數(shù)模板的特化和類模板的特化

1. 函數(shù)模板的特化

當(dāng)函數(shù)模板需要對某些類型進(jìn)行特化處理，稱為函數(shù)模板的特化。

2. 類模板的特化

當(dāng)類模板內(nèi)需要對某些類型進(jìn)行特別處理時(shí)，使用類模板的特化。

3. 特化整體上分為全特化和偏特化

（1）全特化

就是模板中模板參數(shù)全被指定為確定的類型。

全特化也就是定義了一個(gè)全新的類型，全特化的類中的函數(shù)可以與模板類不一樣。

（2）偏特化

就是模板中的模板參數(shù)沒有被全部確定，需要編譯器在編譯時(shí)進(jìn)行確定。

全特化的標(biāo)志就是產(chǎn)生出完全確定的東西，而不是還需要在編譯期間去搜尋適合的特化實(shí)現(xiàn)，貌似在我的這種理解下，全特化的東西不論是類還是函數(shù)都有這樣的特點(diǎn)

（3）兩者的差別

模板函數(shù)只能全特化，沒有偏特化（以后可能有）。

模板類是可以全特化和偏特化的。

全特化的標(biāo)志：template <>然后是完全和模板類型沒有一點(diǎn)關(guān)系的類實(shí)現(xiàn)或者函數(shù)定義

偏特化的標(biāo)志：template

函數(shù)模版特化：目前的標(biāo)準(zhǔn)中，模板函數(shù)只能全特化，沒有偏特化

至于為什么函數(shù)不能偏特化，似乎不是因?yàn)檎Z言實(shí)現(xiàn)不了，而是因?yàn)槠鼗墓δ芸梢酝ㄟ^函數(shù)的重載完成。

示例代碼

1. 函數(shù)模板的特化

#include <iostream>
#include <cstring>
//	函數(shù)模板
template <class T>
int compare(const T left, const T right)
{
    std::cout <<"in template<class T>..." <<std::endl;
    return (left - right);
}
//  一個(gè)特化的函數(shù)模版
template < >
int compare<const char*>(const char* left, const char* right)
{
    std::cout <<"in special template< >..." <<std::endl;
    return strcmp(left, right);
}
//  這個(gè)其實(shí)本質(zhì)是函數(shù)重載
int compare(char* left, char* right)
{
    std::cout <<"in overload function..." <<std::endl;
    return strcmp(left, right);
}
int main( )
{
    compare(1, 4);
    const char *left = "abcdef";
    const char *right = "wild_wolf";
    compare(left, right);
    return 0;
}

2. 類模板的特化

與函數(shù)模板類似，當(dāng)類模板內(nèi)需要對某些類型進(jìn)行特別處理時(shí)，使用類模板的特化。

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cmath>
#include"tt.h"
// general version
template<class T>
class Compare
{
public:
    static bool IsEqual(const T& lh, const T& rh)
    {
        std::cout << "in the general class..." << std::endl;
        return lh == rh;
    }
};
// specialize for float
template<>
class Compare<float>
{
public:
    static bool IsEqual(const float& lh, const float& rh)
    {
        std::cout << "in the float special class..." << std::endl;
        return std::abs(lh - rh) < 10e-3;
    }
};
// specialize for double
template<>
class Compare<double>
{
public:
    static bool IsEqual(const double& lh, const double& rh)
    {
        std::cout << "in the double special class..." << std::endl;
        return std::abs(lh - rh) < 10e-6;
    }
};
int main(void)
{
    Compare<int> comp1;
    std::cout << comp1.IsEqual(3, 4) << std::endl;
    std::cout << comp1.IsEqual(3, 3) << std::endl;
    Compare<float> comp2;
    std::cout << comp2.IsEqual(3.14, 4.14) << std::endl;
    std::cout << comp2.IsEqual(3, 3) << std::endl;
    Compare<double> comp3;
    std::cout << comp3.IsEqual(3.14159, 4.14159) << std::endl;
    std::cout << comp3.IsEqual(3.14159, 3.14159) << std::endl;
    std::cout << hh<string>()("11") << std::endl;
    system("pause");
    return 0;
}

其中tt.h如下：

#include<string>
using std::string;
template<typename key>
class hh
{
public:
	size_t operator()(const key& k) const {
		size_t hashVal = 0;
		key tmp = k;
		while (tmp > 0) {
			hashVal = 37 * hashVal + tmp % 10;
			tmp /= 10;
		}
		return hashVal;
	}
};
template<>
class hh<string>
{
public:
	 size_t operator()(const string& key) {
		size_t hashVal = 0;
		std::cout << key << std::endl;
		for (char ch : key) {
			std::cout << "hasVal: " << hashVal << std::endl;
			hashVal = 37 * hashVal + ch;
		}
		return hashVal;
	}
};