【C++】 59_类模板深度剖析

多参数类模板

• 类模板可以定义任意多个不同的类型参数

template < typename T1, typename T2 >
class Test
{
public:
    void add(T1 a, T2 b);
};

==>

Test<int, float> t;

• 类模板可以被特化

  • 指定类模板的特定实现
  • 部分类型参数必须显示指定
  • 根据类型参数分开实现类模板

---

• 类模板的特化类型

  • 部分特化 - 用特定规则约束类型参数
  • 完全特化 - 完全显示指定类型参数

template 
< typename T1, typename T2 >
class Test
{

};

部分特化 ==>

template 
< typename T >
class Test <T, T>
{

};

完全特化 ==>

template
< >
class Test <int , int >
{

}

编程实验： 类模板的特化

#include <iostream>

using namespace std;

template 
< typename T1, typename T2 >
class Test
{
public:
    void add(T1 a, T2 b)
    {
        cout << "void add(T1 a, T2 b)" << endl;
        cout << a + b << endl;
    }
};

template
< typename T >
class Test < T, T >                 // 两个类型参数相同时          
{
public:
    void add(T a, T b)
    {
        cout << "void add(T a, T b)" << endl;
        cout << a + b << endl;
    }
    void print()
    {
        cout << "class Test < T, T >" << endl;
    }
};

template 
< typename T1, typename T2 >       // 第一个类型参数为指针，第二个类型参数为指针时
class Test < T1*, T2*>
{
public:
    void add(T1* a, T2* b)
    {
        cout << "void add(T1* a, T2* b)" << endl;
        cout << *a + *b << endl;
    }
};

template 
<  >
class Test < void*, void* >        // T1 == void* , T2 == void* 时
{
public:
    void add(void* a, void* b)
    {
        cout << "void add(void* a, void* b)" << endl;
        cout << "Error to add* param..." << endl;
    }
};


int main()
{
    Test<int, float> t1;
    Test<long, long> t2;
    Test<void*, void*> t3;
    
    t1.add(1, 2.5);
    
    t2.add(5, 5);
    t2.print();
    
    t3.add(NULL, NULL);
    
    Test<int*, double*> t4;
    int a = 1;
    double b = 0.1;
    
    t4.add(&a, &b);

    return 0;
}

输出：
void add(T1 a, T2 b)
3.5
void add(T a, T b)
10
class Test < T, T >
void add(void* a, void* b)
Error to add* param...
void add(T1* a, T2* b)
1.1

• 类模板特化注意事项

  • 特化只是模板的分开实现

    • 本质上是同一模板

  • 特化类模板的使用方式是统一的

    • 必须显示指定每一个类型参数

问题：
类模板特化与重定义有区别吗？
函数模板可以特化吗？

特化的深度分析

• 重定义和特化不同

  • 重定义

    • 一个类模板和一个新类（或者两个类模板）
    • 使用的时候需要考虑如何选择的问题

  • 特化

    • 以统一的方式使用类模板和特化类
    • 编译器优先选择特化类
• 函数模板只支持类型参数的完全特化

template 
< typename T >          // 函数模板定义
bool Equal(T a, T b)
{
    return a == b;
}

template
< >                     // 函数模板完全特化
bool Equal<void*>(void* a, void* b)
{
    return a == b;
}

编程实验： 特化的深入理解

#include <iostream>

using namespace std;

template 
< typename T1, typename T2 >
class Test
{
public:
    void add(T1 a, T2 b)
    {
        cout << "void add(T1 a, T2 b)" << endl;
        cout << a + b << endl;
    }
};
/*
template 
<  >
class Test < void*, void* >        // T1 == void* , T2 == void* 时
{
public:
    void add(void* a, void* b)
    {
        cout << "void add(void* a, void* b)" << endl;
        cout << "Error to add* param..." << endl;
    }
};
*/

class Test_Void
{
public:
    void add(void* a, void* b)
    {
        cout << "void add(void* a, void* b)" << endl;
        cout << "Error to add* param..." << endl;
    }
};

template
<typename T>
bool Equal(T a, T b)
{
    cout << "bool Equal(T a, T b)" << endl;
    
    return a == b;
}

template
< >
bool Equal<double>(double a, double b)
{
    const double delta = 0.00000000001;
    double r = a - b;
    
    cout << "bool Equal<double>(double a, double b)" << endl;
    
    return (-delta < r) && (r < delta);
}

bool Equal(double a, double b)
{
    const double delta = 0.00000000001;
    double r = a - b;
    
    cout << "bool Equal(double a, double b)" << endl;
    
    return (-delta < r) && (r < delta);
}

int main()
{
    cout << Equal(1, 1) << endl;
    cout << Equal(0.1, 0.1) << endl;
    cout << Equal<>(0.1, 0.1) << endl;

    return 0;
}

输出：
bool Equal(T a, T b)
1
bool Equal(double a, double b)
1
bool Equal<double>(double a, double b)
1

工程中的建议

当需要重载函数模板时，优先考虑使用模板特化；
当模板特化无法满足需求，再使用函数重载！

小结

• 类模板可以定义任意多个不同的类型参数
• 类模板可以被部分特化和完全特化
• 特化的本质是模板的分开实现
• 函数模板只支持完全特化
• 工程中使用模板特化代替类（函数）重定义

以上内容参考狄泰软件学院系列课程，请大家保护原创！