C++|模板进阶(非类型模板参数+特化)

2024-04-23 13:04
文章标签 模板 c++ 进阶 特化 参数 类型

本文主要是介绍C++|模板进阶(非类型模板参数+特化)，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

 

目录

 

 一、非类型模板参数

二、模板特化

2.1函数模板特化 

2.2类模板特化

2.2.1全特化

2.2.2偏特化 

三、模板不支持分离编译

四、模板优缺点 

 一、非类型模板参数

在模板初阶中，所学习的模板的参数是类型形参，但其实还有非类型形参。

类型形参：就是跟在typename或者class后面的类型。例如：template<class T>,T就是类型形参

非类型形参：就是用常量作为模板的参数。例如：template<int a = 10>,在这里a不是一个变量，而是一个常量，在编译时，编译器会将 a替换为具体的值，这个值在编译时就已经确定了，因此它在程序运行时是不可改变的,这符合常量的定义，因此 a 可以被视为一个常量。也是一个非类型形参。可以理解为这是一种规定。

注意：

1.非类型模板参数给的常量只能是整形常量。

2.非类型模板参数跟类型模板参数一样都是在编译阶段确认结果，实例化出一份代码。

 使用非类型模板参数实现一个访问数组类：

#include <iostream>
using namespace std;template<class T, size_t N = 10>
class A {
public:// 默认构造函数A(): _arr{}  // 使用 {} 对数组进行初始化，c++11的用法,_size(0){}// 接受数组作为参数的构造函数A(const T(&arr)[N], size_t size = N): _arr{} // 使用 {} 对数组进行初始化,_size(size){memcpy(_arr, arr, size * sizeof(T)); // 使用 memcpy 进行数组的拷贝}T& operator[](size_t i) {return _arr[i];}size_t size() const {return _size;}bool empty() const {return size() == 0;}private:T _arr[N];size_t _size;
};int main() {A<int> arr;cout << arr[0] << endl;A<int, 3> arr1({ 1, 2, 3 });for (size_t i = 0; i < arr1.size(); ++i) {cout << arr1[i] << " ";}cout << endl;return 0;
}

 

非类型模板参数在某些场景还是用的上的，具有一定的广泛意义。 

二、模板特化

在原模板的基础上，针对特殊类型所进行特殊化的实现方式。说白了其特化后就跟指定参数类型所要表达的意思没啥区别。

那么模板特化又有啥作用？

当进行一些特殊类型参数的比较，模板并不能够得到我们要的结果，所以就要单独对这个类型进行特殊化处理，即模板特化。例如：有两个指针，要比较两个指针的指向内容的大小，如果直接把指针传递给模板，那么其比较的就是地址的大小，而不是比较其指向内容大小，所以就要进行特化处理，实例化出一个该类型的函数，进行单独比较。

函数模板特化分为函数模板特化与类模板特化。 透过概念并不能够理解他们具体是如何特化的，接下来进行探索其奥秘。

2.1函数模板特化 

 规则：

1.必须要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<>,即template<>

3.函数名后跟一对尖括号<>,尖括号中必须指定需要特化的类型。

4.函数形参表：必须要和模板参数的基础参数类型完全相同，就是和函数名后面尖括号中的类型完全相同，否则会报错。

例如：

1.有一个函数模板

2.函数模板特化：

template<>

void fun<int*>(int* a, int* b){}

该函数模板特化，指定为int*类型，跟普通函数指定int*类型表达的意思没啥区别。

 比较两个指针指向内容的大小：

#include <iostream>
using namespace std;//基础函数模板
template<class T>
bool compare(T a, T b)
{return a < b;
}//模板特化
template<>
bool compare<int*>(int* a, int* b)//指定类型为int*
{return *a < *b;
}//普通函数
bool compare(int* a, int* b)
{return *a < *b;
}
int main() {int a = 3;int b = 4;cout << boolalpha << compare(a, b) << endl;//调用基础模板，以bool形式打印int* c = &a;int* d = &b;//如果想比较该两个指针指向的内容大小，那么还能继续调用该模板吗？//不能，如果直接把指针传过去，那么其比较的就是地址的大小，而不是比较其指向内容大小//有人可能就想在模板中改成 *a < *b;这样不就又改变了原来的意思，那要比较两个整形变量的大小，难道还能对整型变量解引用不可//所以就可以进行一个特化处理,让其调用该特化函数。//除了特化处理，也可以使用普通函数指定参数类型cout << boolalpha << compare(c, d) << endl;//当模板特化与普通函数同时存在且类型相同，那么优先会调用普通函数return 0;
}

结论：当函数模板不能处理一些特殊类型时，可以用普通函数代替函数模板特化

函数模板特化就这么一点内容，但类模板有一些不同，接下来了解了解吧 ~

2.2类模板特化

跟函数模板特化不一样的是，类模板特化没有规定其必须指定需要特化的类型，但其他规则还是跟函数模板特化差不多。那么在概念上可以将类模板的特化归类为全特化和偏特化，对于函数模板特化就可以理解为全特化。

 规则：

1.必须要有一个基础的类模板

2.关键字template后面接一对尖括号<>,全特化:尖括号中为空，偏特化:尖括号中不为空

3.类名后跟一对尖括号<>,尖括号中包含特化的类型。

2.2.1全特化

 将类模板中的所有参数都特化成所需类型

实现两个指针所指向内容的和：

#include <iostream>
using namespace std;template<class T1, class T2>
class A
{
public:A(T1 aa=0, T2 bb=0):_aa(aa),_bb(bb){}void test(){cout << (_aa + _bb) << endl;}
private:T1 _aa;T2 _bb;
};//全特化
template<>
class A<int* , int *>//指定类型为int*
{
public:A(int* p1,int* p2):_aa(p1), _bb(p2){}void test(){cout << *_aa + *_bb << endl;}
private:int* _aa;int* _bb;
};int main()
{int a = 3;int b = 4;A<int, int> add(a, b);//调用基础模板add.test();int* c = &a;int* d = &b;A<int*, int*> add1(c,d);//调用特化版本add1.test();return 0;
}

 

2.2.2偏特化 

偏特化从其字面意思理解就已经不是全特化，那么其具有两重含义：

1.特化部分参数

2.对模板参数加条件限制从而特化出另一个版本

注意：这里的参数指的是类名后的尖括号中的参数

  • 部分特化

顾名思义，模板参数表中的一部分参数进行特化。

同样实现两个指针所指向内容的和： 

//类模板特化
#include <iostream>
using namespace std;template<class T1, class T2>
class A
{
public:A(T1 aa = 0, T2 bb = 0):_aa(aa), _bb(bb){}void test(){cout << (_aa + _bb) << endl;}
private:T1 _aa;T2 _bb;
};// 部分特化
template<class T1>//部分特化尖括号不为空，保留的是未特化的参数
class A<T1, int*>//部分参数特化,且指定其类型为int*
{
public:A(int* p1, int* p2):_aa(p1), _bb(p2){}void test(){cout << *_aa + *_bb << endl;}
private:int* _aa;int* _bb;
};int main()
{int a = 3;int b = 4;A<int, int> add(a, b);//调用基础模板add.test();int* c = &a;int* d = &b;A<int*, int*> add1(c,d);//调用特化版本add1.test();return 0;
}

 

  • 参数限制 

 对原来的参数加了条件进行了一种限制，使其特化成了另一种参数类型，但是这种限制也是局限的，其原来参数符号要保留，再在原来参数上进行限制。例如：T->T*(√)  T->int(x)

//类模板特化
#include <iostream>
using namespace std;template<class T1, class T2>
class A
{
public:A(T1 aa = 0, T2 bb = 0):_aa(aa), _bb(bb){}void test(){cout << (_aa + _bb) << endl;}
private:T1 _aa;T2 _bb;
};// 参数限制
template<class T1, class T2>//参数限制中尖括号不为空，其参数全保留
class A<T1&, T2&>//对原有参数加了&进行一个限制，使其特化成了一个引用类型
{
public:A(T1& p1, T2& p2):_aa(p1), _bb(p2){}void test(){cout << _aa + _bb << endl;}
private:T1& _aa;T2& _bb;
};int main()
{int a = 3;int b = 4;A<int, int> add(a, b);//调用基础模板add.test();int& c = a;int& d = b;A<int&, int&> add1(c, d);//调用特化版本add1.test();return 0;
}

 

三、模板不支持分离编译

 分离编译模式，即一个程序由若干个源文件实现，每个源文件单独进行编译生成目标文件，最后将所有目标文件链接起来形成一个可执行文件。

对于模板，其实其并不支持分离编译，因为其需在编译时就确定模板类型，如果将模板的声明和定义分成两个文件，这两个文件在链接时编译器会寻找符号表，将相同符号类型进行合并，然而模板声明定义分离，其定义并不能够实例化，所以在链接时寻找符号表并不能找到相同的符号类型，从而链接错误。

验证：

 解决方法：

那就是模板的声明和定义不进行分离

四、模板优缺点 

 【优点】

1.模板增强了代码的复用性，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

这篇关于C++|模板进阶(非类型模板参数+特化)的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/928867。

相关文章

Java内存分配与JVM参数详解(推荐)

Java内存分配与JVM参数详解(推荐)

《Java内存分配与JVM参数详解(推荐)》本文详解JVM内存结构与参数调整,涵盖堆分代、元空间、GC选择及优化策略,帮助开发者提升性能、避免内存泄漏,本文给大家介绍Java内存分配与JVM参数详解,... 目录引言JVM内存结构JVM参数概述堆内存分配年轻代与老年代调整堆内存大小调整年轻代与老年代比例元空
阅读更多...
从入门到精通C++11 ＜chrono＞ 库特性

从入门到精通C++11 ＜chrono＞ 库特性

《从入门到精通C++11＜chrono＞库特性》chrono库是C++11中一个非常强大和实用的库,它为时间处理提供了丰富的功能和类型安全的接口,通过本文的介绍,我们了解了chrono库的基本概念... 目录一、引言1.1 为什么需要<chrono>库1.2<chrono>库的基本概念二、时间段（Durat
阅读更多...
C++20管道运算符的实现示例

C++20管道运算符的实现示例

《C++20管道运算符的实现示例》本文简要介绍C++20管道运算符的使用与实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧... 目录标准库的管道运算符使用自己实现类似的管道运算符我们不打算介绍太多，因为它实际属于c++20最为重要的
阅读更多...
Visual Studio 2022 编译C++20代码的图文步骤

Visual Studio 2022 编译C++20代码的图文步骤

《VisualStudio2022编译C++20代码的图文步骤》在VisualStudio中启用C++20import功能,需设置语言标准为ISOC++20,开启扫描源查找模块依赖及实验性标... 默认创建Visual Studio桌面控制台项目代码包含C++20的import方法。右键项目的属性：
阅读更多...
深度解析Python装饰器常见用法与进阶技巧

深度解析Python装饰器常见用法与进阶技巧

《深度解析Python装饰器常见用法与进阶技巧》Python装饰器（Decorator）是提升代码可读性与复用性的强大工具,本文将深入解析Python装饰器的原理,常见用法,进阶技巧与最佳实践,希望可... 目录装饰器的基本原理函数装饰器的常见用法带参数的装饰器类装饰器与方法装饰器装饰器的嵌套与组合进阶技巧
阅读更多...
c++中的set容器介绍及操作大全

c++中的set容器介绍及操作大全

《c++中的set容器介绍及操作大全》：本文主要介绍c++中的set容器介绍及操作大全,本文通过实例代码给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友参考下吧... 目录​​一、核心特性​​️ ​​二、基本操作​​​​1. 初始化与赋值​​​​2. 增删查操作​​​​3. 遍历方
阅读更多...
解析C++11 static_assert及与Boost库的关联从入门到精通

解析C++11 static_assert及与Boost库的关联从入门到精通

《解析C++11static_assert及与Boost库的关联从入门到精通》static_assert是C++中强大的编译时验证工具,它能够在编译阶段拦截不符合预期的类型或值,增强代码的健壮性,通... 目录一、背景知识：传统断言方法的局限性1.1 assert宏1.2 #error指令1.3 第三方解决
阅读更多...
C++11委托构造函数和继承构造函数的实现

C++11委托构造函数和继承构造函数的实现

《C++11委托构造函数和继承构造函数的实现》C++引入了委托构造函数和继承构造函数这两个重要的特性,本文主要介绍了C++11委托构造函数和继承构造函数的实现,具有一定的参考价值,感兴趣的可以了解一下... 目录引言一、委托构造函数1.1 委托构造函数的定义与作用1.2 委托构造函数的语法1.3 委托构造函
阅读更多...
C++11作用域枚举(Scoped Enums)的实现示例

C++11作用域枚举(Scoped Enums)的实现示例

《C++11作用域枚举(ScopedEnums)的实现示例》枚举类型是一种非常实用的工具,C++11标准引入了作用域枚举,也称为强类型枚举,本文主要介绍了C++11作用域枚举(ScopedEnums... 目录一、引言二、传统枚举类型的局限性2.1 命名空间污染2.2 整型提升问题2.3 类型转换问题三、C
阅读更多...
C++链表的虚拟头节点实现细节及注意事项

C++链表的虚拟头节点实现细节及注意事项

《C++链表的虚拟头节点实现细节及注意事项》虚拟头节点是链表操作中极为实用的设计技巧,它通过在链表真实头部前添加一个特殊节点,有效简化边界条件处理,：本文主要介绍C++链表的虚拟头节点实现细节及注... 目录C++链表虚拟头节点（Dummy Head）一、虚拟头节点的本质与核心作用1. 定义2. 核心价值二
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2