C++【模板进阶】

目录

1. 模板的一些使用的细节 

2. 非类型模板参数

3. 模板的特化

4. 模板的分离编译

写在最后:


1. 模板的一些使用的细节 

我们直接来看一下场景:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
using namespace std;

template<class Container>
void Print(const Container& v) {
	Container::const_iterator it = v.begin();
	while (it != v.end()) {
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
}

void test1() {
	vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };
	list<int> lt{ 1, 2, 3, 4 };
	Print(lt);
}

int main()
{
	test1();

	return 0;
}

这段代码我们是实现了一个泛型,让这个 Print 拥有了遍历各种容器的能力,

但是这段代码是会被编译器报错的:

编译器这里告诉给我们很清楚了,叫我们在 const_iterator 类型前面加个 typename

template<typename Container>
void Print(const Container& v) {
	typename Container::const_iterator it = v.begin();
	while (it != v.end()) {
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
}

加上之后,确实是能跑过了:

那这是为什么呢?

因为编译器不知道你这个模板参数::const_iterator 究竟是一个类型还是一个对象(类型),

这里我可以举一个例子:

class A {
public:
	static int const_iterator;
};

如果有这样一个类,可以用 A::const_iterator,

那么编译器有怎么知道该怎么实例化呢?

所以你需要加上一个 typename 告诉编译器,你是一个类型,

这样编译器就让你过了。

但其实还有一种更方便的写法:

template<typename Container>
void Print(const Container& v) {
	auto it = v.begin();
	while (it != v.end()) {
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
}

是的,欢迎来到 auto 宣传片~,auto 一定是一个类型,所以编译器就不会报错了。

其实我们在学习优先级队列的时候就遇到过这样的场景:

他下面的这一段就是 typename 的应用场景,

当我们用到模板参数来取内嵌类型的时候,都要用 typename 提醒一下编译器我们是一个类型。 

2. 非类型模板参数

我们直接来看场景,

比如说我们想要实现一个静态的栈:

让栈1 的容量是 10 而栈2 的容量是 100 ,显然做不到。

#define N 10

template<class T>
class stack {
private:
	T _a[N];
	int _top;
};

void test2() {
	stack<int> st1;
	stack<int> st2;
}

这个时候我们可以用非类型模板参数来实现:(是的我们以前的叫做类型模板参数)

template<class T, size_t N>
class stack {
private:
	T _a[N];
	int _top;
};

void test2() {
	stack<int, 10> st1;
	stack<int, 100> st2;
}

这样就可以通过模板来控制这个值了。

3. 模板的特化

我们直接来看一个场景:

template<class T>
int Com(T a, T b) {
	return a > b;
}

// 模板的特化
template<>
int Com<int*>(int* a, int* b) {
	return *a > *b;
}

void test3() {
	int a = 1, b = 0;
	cout << Com(a, b) << endl;
	cout << Com(&a, &b) << endl;
}

如果我们想对一种特殊的情况进行不同的操作的时候,

我们可以使用模板特化的技术,因为模板会根据最匹配的一种来进行实例化。

但是,其实这种情况我们重载一个 T* 类型的函数似乎也能够做到,

那我们再来看一个例子:

template<class T1, class T2>
class Date {
public:
	Date() { cout << "Date<T1, T2>" << endl; }
private:
	T1 _d1;
	T2 _d2;
};

void test4() {
	Date<int, int> d1;
	Date<int, double> d2;

输出:

假如我想让用<int, double> 这个类模板的时候使用不同的逻辑,

我们就可以使用模板特化:

template<class T1, class T2>
class Date {
public:
	Date() { cout << "Date<T1, T2>" << endl; }
private:
};

template<>
class Date<int, double> {
public:
	Date() { cout << "Date<int, double>" << endl; }
private:
};

void test4() {
	Date<int, int> d1;
	Date<int, double> d2;
}

输出:

我们可以看到传不同的模板参数,就可以走不同的逻辑。

我们上面的操作是全特化,其实我们可以部分特化,也就是偏特化:

template<class T1, class T2>
class Date {
public:
	Date() { cout << "Date<T1, T2>" << endl; }
private:
};

template<class T1>
class Date<T1, double> {
public:
	Date() { cout << "Date<int, double>" << endl; }
private:
};

void test4() {
	Date<int, int> d1;
	Date<int, double> d2;
}

这样的操作也是支持的。

偏特化其实还支持一种操作,就是对某些类型进行限制:

template<class T1, class T2>
class Date {
public:
	Date() { cout << "Date<T1, T2>" << endl; }
private:
};

template<class T1>
class Date<T1, double> {
public:
	Date() { cout << "Date<int, double>" << endl; }
private:
};

template<class T1, class T2>
class Date<T1*, T2*> {
public:
	Date() { cout << "Date<T1*, T2*>" << endl; }
private:
};

void test4() {
	Date<int, int> d1;
	Date<int, double> d2;
	Date<int*, double*> d3;
}

输出:

 就像这种情况。 

4. 模板的分离编译

模板是不支持分离编译的。

来看这个例子:

Stack.h 声明:

 Stack.cpp 定义

 test.cpp 调用:

 出现链接错误:

实际上,模板还没实例化,导致编译器链接的时候找不到定义。

那有没有什么方式可以解决呢?

可以在这里进行显示实例化操作,这样就可以支持了。 

但是这种方式也不好用,如果别人再传一个 double 类型,

又得写一个显示实例化 double 的操作,还是很麻烦的。

所以如果使用模板的话比较建议的是如果有很大的函数,

可以在同一个文件里面声明和定义分离(一个在类内一个在类外)

写在最后:

以上就是本篇文章的内容了,感谢你的阅读。

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