C++模板的特化超詳細精講
一、泛型編程
我們前面已經學過函數的重載，實現瞭在函數名相同的情況下，實現不同的功能！
例如：
void Swap(int& left, int& right)
{
int temp = left;
left = right;
right = temp;
}
void Swap(double& left, double& right)
{
double temp = left;
left = right;
right = temp;
}
void Swap(char& left, char& right)
{
char temp = left;
left = right;
right = temp;
}
利用函數重載雖然實現瞭“通用”的交換函數，但是會有以下問題：
- 重載的函數僅僅是類型不同，代碼復用率低，隻要有新的類型時，有需要用戶自己增加新的重載函數。
- 代碼的可維護性低，一個出錯可能所有的重載都出錯。
⭐️⭐️⭐️：在C++中是否存在一個模具，通過給這個模具中填充不同的材料(類型），來獲得不同的鑄件（即生成具體的代碼）。
泛型編程：編寫與類型無關的通用代碼，是代碼復用的一種的手段。模板是泛型編程的基礎。
二、函數模板
2.1、函數模板的概念
函數模板代表瞭一個函數傢族，該函數模板與類型無關，在使用時被參數化，根據實參類型產生函數的特定類型版本。
2.2、函數模板的格式
template<typename T1, typename T2,…,typename Tn>
返回值類型 函數名（參數列表）{}
template<typename T>
void Swap(T& left, T& right)
{
T temp = left;
left = right;
right = temp;
}
⚠️註意：typename 是用來定義函數模板參數關鍵字的，也可以用class，但是不可以用struct。
2.3、函數模板的原理
函數模板我們可以理解為一個藍圖，它本身並不是函數，在編譯器編譯階段根據傳入的實參類型來推演生成對應類型的函數以供調用，也叫做函數模板的實例化。
2.4、函數模板的實例化
用不同類型的對象使用函數模板時，稱為函數模板的實例化。模板參數實例化分為隱式實例化和顯示實例化。
2.4.1、隱式實例化
讓編譯器根據實參推演模板參數的實際類型。
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right;
}
int main(){
int a1 = 10, a2 = 20;
double d1 = 10.0, d2 = 20.0;
Add(a1, a2);
Add(d1, d2);
//Add(a1, d1);
Add(a1, (int)d1);
system("pause");
return 0;
}
2.4.2、顯示實例化
讓函數名後的<>中指定模板參數的實際類型。
int main(){
int a = 10;
double b = 20.0;
//Add(a, (int)b);//隱式
Add<int>(a, b);//顯示
system("pause");
return 0;
}
Add(a, b);目的在於如果類型不匹配，編譯器會嘗試進行隱式類型轉換，如果無法轉換成功編譯器將會報錯。
三、類模板
3.1、類模板的定義格式
template<typename T1, typename T2,…,typename Tn>
class 類模板名
{
//類內成員
}；
3.1、類模板的實例化
類模板實例化與函數模板實例化不同，類模板實例化傳的是類型，而函數模板實例化傳的是對象，類模板實例化需要在類模板名字後面跟上<>，然後將實例化類型放在<>中即可！
vector<int> s1;
⚠️:與普通類不同，這裡vector是類名，而vector才是類型。
四、模板的特化
4.1、概念
通常情況下，我們使用模板可以實現一些與類型無關的代碼，但是對於一些特殊類型可能會得到一些錯誤的結果，需要特殊處理。
template<class T>
bool Less(T left, T right){
return left < right;
}
//特化
template<>
bool Less<Date*>(Date* p1, Date* p2)
{
cout << "調用的模板函數的特化" << endl;
return *p1 < *p2;
}
//隻要是指針 都可以調用這個，這個思想很重要
//偏特化的帶限制條件（指針類型可調）
template<class T>
bool Less(T* left, T* right)
{
cout << "調用的函數模板" << endl;
return *left < *right;
}
代碼解釋：當我們在實參部分傳的是Date型指針的時候，如果不特化處理，結果會出錯。
上述就是在原模板的基礎上針對特殊類型所進行特殊化的實現方式。模板特化中分為函數模板特化和類模板特化。
4.2、函數模板特化步驟
- 必須要先有一個基礎的函數模板。
- 關鍵字template後面接一隊空的<>。
- 函數名後跟一對<>，尖括號中指定需要特化的類型。
- 函數形參表：必須要和模板函數的基礎參數類型完全相同，如果不同編譯器可能會報一些奇怪的錯誤。
template<class T>
bool Less(T left, T right){
return left < right;
}
//特化
template<>
bool Less<Date*>(Date* p1, Date* p2)
{
cout << "調用的模板函數的特化" << endl;
return *p1 < *p2;
}
4.3、類模板的特化
4.3.1、全特化
全特化就是將模板參數中所有的參數都確定化
//類模板
template<class T1, class T2>
class data
{
public:
data(T1 a, T2 b)
:_a(a)
, _b(b)
{
cout << "data<T1, T2>" << endl;
}
private:
T1 _a;
T2 _b;
};
//全特化
template<>
class data <int, char>
{
public:
data(int a, char b)
:_a(a)
, _b(b)
{
cout << "全特化data<int, char>" << endl;
}
private:
int _a;
char _b;
};
int main()
{
data<int, int> s1(1, 2);
data<int, char> s2(1, 'a');
}
4.3.2、偏特化
偏特化：任何針對模板參數進一步進行條件限制設計的特化版本。比如對一下類模板：
//類模板
template<class T1, class T2>
class data{
public:
data(T1 a, T2 b)
:_a(a)
, _b(b)
{
cout << "data<T1, T2>" << endl;
}
private:
T1 _a;
T2 _b;
};
⭐️⭐️⭐️偏特化有以下兩種變現方式：
部分特化：將模板參數中的一部分參數特化
//半特化
// 1、將模板參數類表中的一部分參數特化。
template<class T1>
class data<T1, char> {
public:
data(T1 a, char b)
:_a(a)
, _b(b)
{
cout << "偏特化data<T1, char>" << endl;
}
private:
T1 _a;
char _b;
};
參數進一步限制：偏特化並不僅僅是指特化部分參數，而是針對模板參數更進一步的條件限制所設計出來的特化版本。
// 2、偏特化並不僅僅是指特化部分參數，而是針對模板參數更進一步的條件限制所設計出來的一個特化版本。
template<class T1, class T2>
class data <T1*, T2* > {
public:
data(T1 a, char b)
:_a(a)
, _b(b)
{
cout << "Data<T1*, T2*>" << endl;
}
private:
T1 _a;
T2 _b;
};
template<class T1, class T2>
class data<T1&, T2&>
{
public:
data(const T1& a, const T2& b)
:_a(a)
, _b(b)
{ cout << "Data<T1&, T2&>" << endl; }
private:
const T1& _a;
const T2& _b;
};
int main(){
data<char*, char*> s6(1,2);
data<int&, int&> s7(1, 2);
system("pause");
return 0;
}
代碼解釋：
- 第一個是兩個參數特例化為指針類型（隻要傳的是指針，就走對應的）。
- 第二個是兩個參數特例化為引用類型。
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