C++类模板的三种特化

说起C++的模板及模板特化，相信很多人都很熟悉，但是说到模板特化的几种类型，相信了解的人就不是很多。我这里归纳了针对一个模板参数的类模板特化的几种类型，一是特化为绝对类型；二是特化为引用，指针类型；三是特化为另外一个类模板。

这里用一个简单的例子来说明这三种情况：

// general version

template<class T>

class Compare

{

public:

staticbool IsEqual(const T& lh,const T& rh)

{

return lh == rh;

}

};

这是一个用于比较的类模板，里面可以有多种用于比较的函数，以IsEqual为例。

 

一、特化为绝对类型

也就是说直接为某个特定类型做特化，这是我们最常见的一种特化方式，如特化为float, double等

// specialize for float

template<>

class Compare<float>

{

public:

staticbool IsEqual(constfloat& lh, const float& rh)

{

return abs(lh - rh) < 10e-3;

}

};

 

// specialize for double

template<>

class Compare<double>

{

public:

staticbool IsEqual(constdouble& lh, const double& rh)

{

return abs(lh - rh) < 10e-6;

}

};

 

 

 

二、特化为引用，指针类型

这种特化我最初是在stl源码的的iterator_traits特化中发现的，如下：

template <class _Iterator>

struct iterator_traits {

typedef typename _Iterator::iterator_category iterator_category;

typedef typename _Iterator::value_type value_type;

typedef typename _Iterator::difference_type difference_type;

typedef typename _Iterator::pointer pointer;

typedef typename _Iterator::reference reference;

};

 

// specialize for _Tp*

template <class _Tp>

struct iterator_traits<_Tp*> {

typedef random_access_iterator_tag iterator_category;

typedef _Tp value_type;

typedef ptrdiff_t difference_type;

typedef _Tp* pointer;

typedef _Tp& reference;

};

 

// specialize for const _Tp*

template <class _Tp>

struct iterator_traits<const _Tp*> {

typedef random_access_iterator_tag iterator_category;

typedef _Tp value_type;

typedef ptrdiff_t difference_type;

typedefconst _Tp* pointer;

typedefconst _Tp& reference;

};

 

当然，除了T*,我们也可以将T特化为 const T*, T&, const T&等，以下还是以T*为例：

// specialize for T*

template<class T>

class Compare<T*>

{

public:

staticbool IsEqual(const T* lh,const T* rh)

{

return Compare<T>::IsEqual(*lh, *rh);

}

};

这种特化其实是就不是一种绝对的特化，它只是对类型做了某些限定，但仍然保留了其一定的模板性，这种特化给我们提供了极大的方便，如这里，我们就不需要对int*, float*, double*等等类型分别做特化了。

三、特化为另外一个类模板

这其实是第二种方式的扩展，其实也是对类型做了某种限定，而不是绝对化为某个具体类型，如下：

// specialize for vector<T>

template<class T>

class Compare<vector<T> >

{

public:

staticbool IsEqual(const vector<T>& lh,const vector<T>& rh)

{

if(lh.size() != rh.size())returnfalse;

else

{

for(int i = 0; i < lh.size(); ++i)

{

if(lh[i] != rh[i])returnfalse;

}

}

returntrue;

}

};

 

这就把IsEqual的参数限定为一种vector类型，但具体是vector<int>还是vector<float>，我们可以不关心，因为对于这两种类型，我们的处理方式是一样的，我们可以把这种方式称为“半特化”。

当然，我们可以将其“半特化”为任何我们自定义的模板类类型：

// specialize for any template class type

template <class T1>

struct SpecializedType

{

T1 x1;

T1 x2;

};

template <class T>

class Compare<SpecializedType<T> >

{

public:

staticbool IsEqual(const SpecializedType<T>& lh,const SpecializedType<T>& rh)

{

return Compare<T>::IsEqual(lh.x1 + lh.x2, rh.x1 + rh.x2);

}

};

 

这就是三种类型的模板特化，我们可以这么使用这个Compare类：

// int

int i1 = 10;

int i2 = 10;

bool r1 = Compare<int>::IsEqual(i1, i2);

 

// float

float f1 = 10;

float f2 = 10;

bool r2 = Compare<float>::IsEqual(f1, f2);

 

// double

double d1 = 10;

double d2 = 10;

bool r3 = Compare<double>::IsEqual(d1, d2);

 

// pointer

int* p1 = &i1;

int* p2 = &i2;

bool r4 = Compare<int*>::IsEqual(p1, p2);

 

// vector<T>

vector<int> v1;

v1.push_back(1);

v1.push_back(2);

 

vector<int> v2;

v2.push_back(1);

v2.push_back(2);

bool r5 = Compare<vector<int> >::IsEqual(v1, v2);

 

// custom template class

SpecializedType<float> s1 = {10.1f,10.2f};

SpecializedType<float> s2 = {10.3f,10.0f};

bool r6 = Compare<SpecializedType<float> >::IsEqual(s1, s2);