1.非类型模板参数

之前所使用的模板参数都是用来匹配不同的类型，如 <code>int、double、Date 等，模板参数除了可以匹配类型外，还可以匹配常量（非类型）

我们知道模板参数分为 : 类型形参 与 非类型形参 

类型模板形参 : 出现在模板参数列表中，跟在 class 或者 typename 类之后的参数类型名称。

template <class T>  // T 为模板参数中的 ---------- 类型模板形参

非类型模板形参 : 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。

template <size_t N>  // N 为模板参数中的 ------- 非类型模板形参

注：非类型模板参数必须为常量，即在编译阶段确定值  

1.1用 类型模板形参和 非类型模板形参构建泛型、大小可自定义 的数组 

template<class T, size_t N>

class arr

{

public:

T& operator[](size_t pos)

{

assert(pos >= 0 && pos < N);

return _arr[pos];

}

size_t size() const

{

return N;

}

private:

int _arr[N];//创建大小为 N 的整型数组

};

int main()

{

arr<int , 10> a1; // 大小为 10

arr<double , 20> a2; // 大小为 20

arr<char , 100> a3; // 大小为 100

// 输出它们的 类型

cout << typeid(a1).name() << endl;

cout << typeid(a2).name() << endl;

cout << typeid(a3).name() << endl;

}

1.2非类型模板参数的使用规则 

 非类型模板参数要求类型为 整型家族，其他类型是不行的 

//整型家族（部分）

template<class T, int N>

class arr1 { /*……*/ };

template<class T, long N>

class arr2 { /*……*/ };

template<class T, char N>

class arr3 { /*……*/ };

 因此可以总结出，非类型模板参数 的使用要求为

只能将 整型家族 类型作为非类型模板参数，其他类型不在标准之内非类型模板参数必须为常量（不可被修改），且需要在编译阶段确定结果

 

整型家族：char、short、bool、int、long、long long 等 

2. 模板的特化 

2.1 概念

通常情况下，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的可能会得到一些 错误的结果，需要特殊处理，比如：实现了一个专门用来进行小于比较的函数模板

// 函数模板 -- 参数匹配

template<class T>

bool Less(T left, T right)

{

return left < right;

}

int main()

{

cout << Less(1, 2) << endl;   // 可以比较，结果正确

Date d1(2022, 7, 7);

Date d2(2022, 7, 8);

cout << Less(d1, d2) << endl;  // 可以比较，结果正确

Date* p1 = &d1;

Date* p2 = &d2;

cout << Less(p1, p2) << endl;  // 可以比较，结果错误

return 0;

}

可以看到，Less绝对多数情况下都可以正常比较，但是在特殊场景下就得到错误的结果。上述示 例中，p1指向的d1显然小于p2指向的d2对象，但是Less内部并没有比较p1和p2指向的对象内 容，而比较的是p1和p2指针的地址，这就无法达到预期而错误。

此时，就需要对模板进行特化。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。模板特化中分为函数模板特化与类模板特化。 

2.2 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. 函数名后跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型

4. 函数形参表: 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一些奇 怪的错误。

// 函数模板 -- 参数匹配

template<class T>

bool Less(T left, T right)

{

return left < right;

}

// 对Less函数模板进行特化

template<>

bool Less<Date*>(Date* left, Date* right)

{

return *left < *right;

}

int main()

{

cout << Less(1, 2) << endl;

Date d1(2022, 7, 7);

Date d2(2022, 7, 8);

cout << Less(d1, d2) << endl;

Date* p1 = &d1;

Date* p2 = &d2;

cout << Less(p1, p2) << endl;  // 调用特化之后的版本，而不走模板生成了

return 0;

}

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(Date* left, Date* right)

{

return *left < *right;

}

该种实现简单明了，代码的可读性高，容易书写，因为对于一些参数类型复杂的函数模板，特化 时特别给出，因此函数模板不建议特化。！！！！！

 2.3 类模板特化

2.3.1 全特化

 全特化即是将模板参数列表中所有的参数都确定化。

template<class T1, class T2>

class Data

{

public:

Data() {cout<<"Data<T1, T2>" <<endl;}

private:

T1 _d1;

T2 _d2;

};

template<>

class Data<int, char>

{

public:

Data() {cout<<"Data<int, char>" <<endl;}

private:

int _d1;

char _d2;

}; //全特化

void TestVector()

{

Data<int, int> d1;

Data<int, char> d2; //走全特化

}

2.3.2 偏特化 

偏特化：任何针对模版参数进一步进行条件限制设计的特化版本。比如对于以下模板类：

template<class T1, class T2>

class Data

{

public:

Data() {cout<<"Data<T1, T2>" <<endl;}

private:

T1 _d1;

T2 _d2;

};

偏特化有以下两种表现方式：

1.部分特化

将模板参数类表中的一部分参数特化。

// 将第二个参数特化为int

template <class T1>

class Data<T1, int>

{

public:

   Data() {cout<<"Data<T1, int>" <<endl;}

private:

   T1 _d1;

   int _d2;

};

2.参数更进一步的限制

偏特化并不仅仅是指特化部分参数，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。

//两个参数偏特化为指针类型

template <typename T1, typename T2>

class Data <T1*, T2*>

{

public:

   Data() {cout<<"Data<T1*, T2*>" <<endl;}

   

private:

   T1 _d1;

   T2 _d2;

};

//两个参数偏特化为引用类型

template <typename T1, typename T2>

class Data <T1&, T2&>

{

public:

   Data(const T1& d1, const T2& d2)

  : _d1(d1)

  , _d2(d2)

  {

           cout<<"Data<T1&, T2&>" <<endl;

  }

   

private:

   const T1 & _d1;

   const T2 & _d2;    

};

void test2 ()

{

    Data<double , int> d1;      // 调用特化的int版本

    Data<int , double> d2;      // 调用基础的模板    

    Data<int *, int*> d3;       // 调用特化的指针版本

    Data<int&, int&> d4(1, 2);  // 调用特化的指针版本

}

2.3.3 类模板特化应用示例 

#include<vector>

#include<algorithm>

template<class T>

struct Less

{

bool operator()(const T& x, const T& y) const

{

return x < y;

}

};

int main()

{

Date d1(2022, 7, 7);

Date d2(2022, 7, 6);

Date d3(2022, 7, 8);

vector<Date> v1;

v1.push_back(d1);

v1.push_back(d2);

v1.push_back(d3);

// 可以直接排序，结果是日期升序

sort(v1.begin(), v1.end(), Less<Date>());

vector<Date*> v2;

v2.push_back(&d1);

v2.push_back(&d2);

v2.push_back(&d3);

// 可以直接排序，结果错误日期还不是升序，而v2中放的地址是升序

// 此处需要在排序过程中，让sort比较v2中存放地址指向的日期对象

// 但是走Less模板，sort在排序时实际比较的是v2中指针的地址，因此无法达到预期

sort(v2.begin(), v2.end(), Less<Date*>());

return 0;

}

如果待排 序元素是指针，结果就不一定正确。因为：sort最终按照Less模板中方式比较，所以只会比较指 针，而不是比较指针指向空间中内容，此时可以使用类版本特化来处理上述问题：

// 对Less类模板按照指针方式特化

template<>

struct Less<Date*>

{

bool operator()(Date* x, Date* y) const

{

return *x < *y;

}

};

3 模板分离编译

假如有以下场景，模板的声明与定义分离开，在头文件中进行声明，源文件中完成定义：

// a.h

template<class T>

T Add(const T& left, const T& right);

// a.cpp

template<class T>

T Add(const T& left, const T& right)

{

return left + right;

}

// main.cpp

#include"a.h"

int main()

{

Add(1, 2);

Add(1.0, 2.0);

return 0;

}

分析：

 

解决方法：

将声明和定义放到一个文件 "xxx.hpp" 里面或者xxx.h其实也是可以的。