Step By Step(C++模板重载和特化)

一、模板函数重载：

    函数重载是一个非常通用亦非常容易理解的编程基础概念，既函数名相同而函数签名不同的一组函数，在实际的调用中，编译器会根据函数参数的不同自动选择最为合适且最为特化的函数。在推演的过程中，如果出现多个函数均符合该调用规则，编译器将根据其内置的特化规则，选择最为特殊的函数作为候选函数。然而如果仍有多个候选函数的话，编译器将报出二义性错误。和普通函数一样，在C++中模板函数也同样支持函数重载的功能，甚至可以将模板函数与普通函数混合在一起，以达到更为灵活的函数重载的效果。
    在这里，我们对于函数重载的概念本身将不再做过多的赘述了，而是将重点放在模板函数重载的应用场景和应用技巧上。下面我将给出一个利用模板函数重载计算哈希值的代码示例：

    #include <stdio.h> 2      3     template<typename T>  4     int hash_code(T v) { 5         return v.hashCode() * 2; 6     } 7      8     template<typename T> 9     int hash_code(T* v) {10         return v->hashCode();11     }12     13     int hash_code(const int v) {14         return v + 100;15     }16     17     class HashClass {18     public:19         HashClass(int v) : _v(v) {}20         int hashCode() {21             return _v + 200;22         }23     24     private:25         int _v;26     };27     28     int main() {29         HashClass c1(10);  //调用的是template<typename T> int hash_code(T v)30         printf("The hash value is %d\n",hash_code(c1));31         HashClass c2(20);  //调用的是template<typename T> int hash_code(T* v)32         printf("The hash value is %d\n",hash_code(&c2));33         int i3 = 30;      //调用的是int hash_code(const int v)34         printf("The hash value is %d\n",hash_code(i3));35         return 0;36     }37     38     //The hash value is 42039     //The hash value is 22040     //The hash value is 130

    在上面的示例代码中，hash_code函数可以让编译器根据参数的不同选择最为合适的候选函数。在这里模板函数和普通函数一同参与了函数重载。对于模板函数重载，主要应用于算法领域，既对于大多数的类型可以通过泛型算法以达到预期的效果，而对于特殊类型，则可以通过函数重载的方式，针对该类型实现另外一套更为高效的算法。
    
二、模板类特化：

    对于模板类而言，也同样存在和模板函数重载类似的应用场景，但是在模板类中则是以模板类特化的方式存在。在下面的示例代码为生产者-消费者的任务缓冲队列，当清空队列中的已有元素时，亦需考虑如何释放元素对象本身可能占用的系统资源。这里会根据不同的元素类型，给出不同的元素释放类。

    #include <stdio.h> 2     #include <vector> 3      4     using namespace std; 5      6     class Runnable {   7     public: 8         virtual void release() { 9             delete this;10         }11     };12     13     class Closable {14     public:15         virtual void close() {16             _db.close();17             delete this;18         }19     private:20         db_env _db;21     };22     23     template<typename T>24     class List {   //125     public:26         void clear() { 27             _taskList.clear();28         }29     private:30         vector<T> _taskList;31     };32     33     template<typename T>34     class List<T*> {  //235     public:36         void clear() {37             for (int i = 0; i < _taskList.size(); ++i)38                 delete _taskList[i];39             _taskList.clear();40         }41     private:42         vector<T*> _taskList;43     };44     45     template<>46     class List<char*> {  //347     public:48         void clear() {49             for (int i = 0; i < _taskList.size(); ++i)50                 delete [] _taskList[i];51             _taskList.clear();52         }53     private:54         vector<char*> _taskList;55     };56     57     template<>58     class List<Runnable*> {  //459     public:60         void clear() {61             for (int i = 0; i < _taskList.size(); ++i)62                 _taskList[i]->release();63             _taskList.clear();64         }65     private:66         vector<Runnable*> _taskList;67     };68     69     template<>70     class List<Closable*> {  //571     public:72         void clear() {73             for (int i = 0; i < _taskList.size(); ++i)74                 _taskList[i]->close();75             _taskList.clear();76         }77     private:78         vector<Runnable*> _taskList;79     };80     81     int main() {82         List<Runnable*> listRunnable;  //调用No 483         List<Closable*> listClosable;  //调用No 584         List<int> listInt;             //调用No 185         List<int*> listIntPointer      //调用No 286         List<char*> listCharPointer;   //调用No 387         return 0;88     }

    在上面的代码示例中，编译器会根据模板参数的不同而选择不同的模板类，然而这一切对于调用者而言又是完全透明的，如果今后再增加新的特殊类型时，仅需为该类型实现一个新的特化类即可。需要说明的，该代码片段完全是为了演示这个C++模板特征而编写的，仅供参考。