模板及模板特化

  模板特化和偏特化

1.引言

C++中的模板分为类模板和函数模板

2.模板的定义

(1) 类模板

定义一个栈的类模板,它可以用来容纳不同的数据类型

说明如下:

template <class T>
class stack {
    private:
        list* top;

    public:
        stack();
        stack(const stack&);
        ~stack();
        void push(T&);
        T& pop();
        //…
};

类模板的使用除了要在声明时指明模板参数外，其余均与普通的类相同

(2)     函数模板

template<class T>
T mymax(const T＆ t1,const T＆ t2)
{ return t1 < t2 ? t2 : t1; }

template <class T>的意义与类模板定义中相同。

模板函数的使用与普通非模板函数使用相同

3.模板的特化

(1)类模板特化

有时为了需要,针对特定的类型,需要对模板进行特化,也就是特殊处理.例如,stack类模板针对bool类型,因为实际上bool类型只需要一个二进制位，就可以对其进行存储,使用一个字或者一个字节都是浪费存储空间的.

template <class T>
class stack {};

template < >
class stack<bool> { //…// };

上述定义中template < >告诉编译器这是一个特化的模板。

(2) 函数模板的特化
看下面的例子
main()
{
  int highest = mymax(5,10);
  char c = mymax(‘a’, ’z’);
  const char* p1 = “hello”;
  const char* p2 = “world”;
  const char* p = mymax(p1,p2);
}

前面两个mymax都能返回正确的结果.而第三个却不能,因为,此时mymax直接比较两个指针p1 和 p2 而不是其指向的内容.

针对这种情况,当mymax函数的参数类型为const char* 时,需要特化。

template <class T>
T mymax(const T t1, const T t2)
{
   return t1 < t2 ? t2 : t1;
}

template <>
const char* mymax(const char* t1,const char* t2)
{
   return (strcmp(t1,t2) < 0) ? t2 : t1;
}

现在mymax(p1,p2)能够返回正确的结果了。

4.模板的偏特化

 模板的偏特化是指需要根据模板的某些但不是全部的参数进行特化

(1) 类模板的偏特化

例如c++标准库中的类vector的定义

template <class T, class Allocator>
class vector { // … // };

template <class Allocator>
class vector<bool, Allocator> { //…//};

这个偏特化的例子中，一个参数被绑定到bool类型，而另一个参数仍未绑定需要由用户指定。

(2) 函数模板的偏特化

严格的来说，函数模板并不支持偏特化，但由于可以对函数进行重载，所以可以达到类似于类模板偏特化的效果。

template <class T> void f(T);  (a)

根据重载规则，对（a）进行重载

template < class T> void f(T*);  (b)

如果将（a）称为基模板，那么（b）称为对基模板（a）的重载，而非对（a）的偏特化。

5.模板特化时的匹配规则

(1) 类模板的匹配规则

最优化的优于次特化的，即模板参数最精确匹配的具有最高的优先权

例子：

template <class T> class vector{//…//}; // (a)  普通型
template <class T> class vector<T*>{//…//};  // (b) 对指针类型特化
template <>   class vector <void*>{//…//};  // (c) 对void*进行特化

每个类型都可以用作普通型（a）的参数，但只有指针类型才能用作（b）的参数，而只有void*才能作为(c)的参数

(2) 函数模板的匹配规则

非模板函数具有最高的优先权。如果不存在匹配的非模板函数的话，那么最匹配的和最特化的函数具有高优先权

例子：

template <class T> void f(T);  // (d)
template <class T> void f(int, T, double); // (e)
template <class T> void f(T*);  // (f)
template <> void f<int> (int) ; // (g)
void f(double);  // (h)
bool b;
int i;
double d;
f(b); // 以 T = bool 调用 （d）
f(i,42,d) // 以 T = int 调用（e）
f(&i) ; // 以 T = int* 调用（f）
f(d);  //  调用（g）