模板的全特化和局部特化

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概述

类模板的特化

类模板全特化

类模板偏特化

函数模板的特化

函数模板全特化


概述

模板的特化是一种在编译时根据特定类型提供特定实现的技术。与模板泛化相对,其帮助我们对有一定特殊性的类型进行特殊性的处理,支持了模板泛化处理中的偏差,从而提高了代码的灵活性和可重用性。特化可以分为全特化和局部特化(也叫偏特化)。一般我们将特化版本与泛化版本的代码放在同一个.h文件中。

类模板的特化

类模板全特化

特化模板是建立在泛化模板的基础之上的,有了泛化模板才会特化模板。全特化就是从一个通用的模板类或模板函数特化出一个具体的类或模板,使其不再适用于任何其他的类型。全特化依旧使用template关键字,但其后的<>内不再需要类型模板参数因为我们已经明确了其所有参数类型。

  当定义一个模板类的特化版本时,我们需要在特化版本类名后加<>并在其中指定出泛化版本的全部类型参数。特化版本可以有多个,且特化版本比泛化版本的优先级更高。当传递类型满足特化版本类型的时候,就不会再调用泛化模板进行实例化了。

//泛化版本
template<class T>
class A
{
public:
    void functest(T a)
        {
            cout<<a<<endl;
        }
};    
//特化版本
template<>
class A<int>
{
public:
    void functest(int a)
        {
            cout<<"特化版本"<<endl;
        }
}

同时,我们也可以仅对模板类中的某个成员函数特化 ,而不对整个模板类进行特化。这样我们同样可以使用泛化版本的大多数功能,而在调用成员函数时调用特化版本的成员函数。

//泛化版本
template<class T>
class A
{
public:
    void functest(T a)
        {
        cout<<a<<endl;
        }
};    
//特化版本
template<>
void A<int>::functest(int a)
    {
        cout<<"特化版本"<<endl;
    }

类模板偏特化

偏特化的作用范围介于全特化和泛化之间。而且,偏特化仅针对于类模板,由于实例化函数重载的原因,函数模板并不需要进行偏特化处理。

对于类模板的偏特化,我们可以指定类模板参数中的部分类型,同时保留一部分类型参数。当我们指定的模板参数与调用时传递的参数匹配说,就会优先实例化偏特化版本的类模板。明确多少,保留多少,可以根据实际的需要自行确定。我们设定偏特化版本最好在模板类型参数中将需要明确的类型参数放到一边,将需要保留的模板参数放到另一边,因为有的编译器可能不允许偏特化时模板参数的混乱放置。同时,偏特化也并不能像全特化那样仅对某个模板类成员函数偏特化。

template<class T,class R>
class A
{
public:
    void Func(T a,R b) 
        {
            cout<<a<<"and"<<<<b<<endl;
        }   
};
//偏特化版本
template<class R>//要保留的模板参数
class A<int,R>//明确的模板参数和要保留的参数
{
public:
    int Func(int a,R b)
        {
            cout<<b<<endl;
            return a;
        }
};

除了在模板参数数量上偏特化以外,我们还可以缩小模板参数的范围以达到偏特化处理。例如将类型参数特化为类型引用参数,或者有常量属性的类型参数,这样同样可以减小参数的范围,对此范围内的类型参数进行特化处理当然也是我们的一种手段。

当我们传递的模板参数同时满足多个特化版本时,编译器会选择一个与传递参数最匹配的特化版本。如果仅考虑类型的话,非模板类型的优先级高于模板类型的,全特化版本的优先级高于偏特化版本的。当然,如果编译器无法确定哪个特化版本应该被选中,那么编译器会抛出一个异常。

template<class T>//泛化版本
class A
{
public:
    void Func(T a)
    {
        cout<<a<<endl;
    }
};
template<class T>//特化版本
class A<const T>
{
public:
    void Func(const T a)
    {
        cout<<"const "<<a<<endl;
    }   

};

(类模板参数偏特化可以分为类型模板参数偏特化和非类型模板参数偏特化,本文仅介绍了类型模板参数的偏特化)

函数模板的特化

函数模板全特化

函数模板全特化和类模板去特化一样,template关键字后的<>为空,且函数模板的全特化并不需要像类模板那样模板类名后添加<>写出明确的参数列表,仅需在模板函数参数那里指定参数的类型就可以了,编译器会推断出函数模板参数的类型。但我们需要注意的是,除指定除类型以外,特化版本的函数参数应与泛化版本的保持一致,否则编译器会报错。

template<class T>//泛化版本
void Func(T& a)
{
    cout<<a<<endl;
}
//特化版本个
template<>
void Func(int& a)//此处应与泛化版本保持一致,同样为类型的引用。
{
    a++;
}

全特化函数模板实际上等同于实例化了一个函数模板,这点与函数重载有明显的局别。当全特化版本的模板函数和重载函数同时满足传递的参数时,会优先调用重载函数,因为不同函数的优先级高于特化版本。

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