实例化模板
观察下面这个例子：
template<class Container>
void Print(const Container& v)
{
Container::const_iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
int main()
{
vector<int> v(10, 1);
Print(v);
return 0;
}
这条代码会导致编译错误。
这是因为编译器在编译期间，不确定Container::const_iterator 是类型还是对象，这里可以使用typename来确定这里的是类型。
template<class Container>
void Print(const Container& v)
{
typename Container::const_iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
}
int main()
{
vector<int> v(10, 1);
Print(v);
return 0;
}
此时使用typename可以确定Container::const_iterator是一个类型。从而进行模板实例化，进而编译成功。
同时，这里可以使用auto来确定类型。
template<class Container>
void Print(const Container& v)
{
//typename Container::const_iterator it = v.begin();
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
}
int main()
{
vector<int> v(10, 1);
Print(v);
return 0;
}
这里需要说明的是，使用auto也即是说，直接确定了此时这里为类型。
但是auto在有些情况也是不能使用的，还是需要使用typename。
非类型模板参数
概念
#define n 10
template<class T>
class Array
{
public:
//...
private:
T _arr[n];
};
这里定义一个静态数组，可以使用define来确定数组的元素个数。
但是当存在多个数组的时候，不可能数组的大小总是定值。
此时就需要定义一个非类型模板的参数。
template<class T, size_t n = 10>
class Array
{
public:
//...
private:
T _arr[n];
};
模板参数分为：类型形参与非类型参数。
- 类型形参：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。
- 非类型参数：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。
Array<int, 5> a1;
Array<int, 20> a1;
【注意】
1.浮点数、类对象以及字符串是不允许作为非类型模板参数的。
2.非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果。
3.非类型参数的应用场景就是静态数组。
例子
- C++11中的新增的array数组就是使用了非类型模板
【array与原生数组的区别】：
1.与内置数组相比，array是一种更安全、更容易使用的数组类型。
2.与内置类型类似，array对象的大小是固定的。
模板的特化
概念
我们在模板初阶的时候了解到，使用模板可以实现一些与类型无关的代码，但对于一些特殊类型，可能会得到一些错误的结果，此时就需要一些特殊化处理。
template<class T>
bool Less(T left, T right)
{
return left < right;
}
使用此函数模板来比较left，right的值大小。
cout << Less(1, 2) << endl;
int a = 1;
int b = 2;
cout << Less(a, b) << endl;
当传参传的是值的时候，比较的值是正确的。
cout << Less(&a, &b) << endl;
当传的是地址的时候，比较的是地址的大小，而非值的大小。
- 当a小于b时
- 当b小于a时
此时，可以可以写一个非类型模板参数来比较地址解引用的值。
template<>
bool Less<int*>(int* left, int* right)
{
return *left < *right;
}
此时，对模板进行了特化。即：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。模板特化中分为了函数模板特化与类模板特化。
函数模板特化
函数模板的特化步骤：
1.必须要先有一个基础的函数模板
2.关键字template后面接一对空的尖括号<>
3.函数名后面跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型。
4.函数性参表：必须要和模板函数的基础参数类型完全相同，如果不同编译器可能会报错误。
template<class T>
bool Less(T left, T right)
{
return left < right;
}
template<>
bool Less<int*>(int* left, int* right)
{
return *left < *right;
}
【注意】：一般情况下如果函数模板遇到不能处理或者处理有误的类型，为了实现简单通常都是将该函数直接给出。
bool Less(int* left, int* right)
{
return *left < *right;
}
这种实现比较简单，代码的可读性较高，容易书写，对于一些参数类型复杂的函数版本，特化时特别给出，所以函数模板不建议特化。
类模板特化
全特化
- 全特化时将模板参数列表中的所有参数都确定化。
template<class T1, class T2>
class Date
{
public:
Date()
{
cout << "Date(T1,T2)" << endl;
}
private:
T1 _d1;
T2 _d2;
};
template<>
class Date<int ,double>
{
public:
Date()
{
cout << "Date(int ,double)" << endl;
}
private:
int _d1;
double _d2;
};
偏特化
- 偏特化：任何针对模板参数进一步进行条件限制设计的特化版本。
偏特化有俩个版本：
1.部分特化
template<class T1, class T2>
class Date
{
public:
Date()
{
cout << "Date(T1,T2)" << endl;
}
private:
T1 _d1;
T2 _d2;
};
template<class T1>
class Date<T1, double>
{
public:
Date()
{
cout << "Date(T1, double)" << endl;
}
private:
T1 _d1;
double _d2;
};
2.参数进一步限制
template<class T1, class T2>
class Date
{
public:
Date()
{
cout << "Date(T1,T2)" << endl;
}
private:
T1 _d1;
T2 _d2;
};
template<class T1, class T2>
class Date<T1*, T2*>
{
public:
Date()
{
cout << "Date(T1*, T2*)" << endl;
}
private:
T1 _d1;
T2 _d2;
};
template<class T1, class T2>
class Date<T1&, T2&>
{
public:
Date()
{
cout << "Date(T1&, T2&)" << endl;
}
private:
T1 _d1;
T2 _d2;
};
偏特化并不仅仅时指特化部分参数，而是针对模板参数更进一步的条件限制所设计出来的一个特化版本。
模板分离编译
- 一个程序（项目）由若干个源文件共同实现，而每一个源文件单独编译生成目标文件，最后将所有目标文件链接起来形成单一的可执行的过程称为分离编译模式。
以栈举例：假设程序中由三个文件：stack. h、stack.cpp、test.cpp文件
将声明放在stack.h文件中，将定义放在stack.cpp中，如果存在经过模板设置类型，会导致编译器在链接期间无法在stack.cpp文件中找到定义。
假设存在下面的代码，模板的声明与定义分离开，声明在头文件中，定义在源文件中：
// a.h文件
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right);
// a.cpp文件
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right;
}
// main.cpp文件
//#include"a.h"
int main()
{
Add(1, 2);
Add(1.0, 2.0);
return 0;
}
编译阶段只能看见声明，声明是一种承诺，所以编译期间检查声明函数名参数返回可以对上，等在链接的时候，会拿着修饰后的函数去.cpp文件中查找。
- 解决办法：
1.将声明与定义放在一个文件中"xxx.hpp"或者"xxx.h"中，推荐第一种。
2.模板定义的位子显示实例化。
模板的优点与缺点
【优点】
1.模板复用了代码，节省资源，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
【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，不易定位错误。
