C++ 类模板的特化

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。其实后两种情况就是template的"偏特化"或"部分特化"。对于默认模板定义不适用的类型，特化非常有用。

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:
static bool 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:
static bool IsEqual(constfloat& lh,constfloat& rh)
{
return abs(lh- rh)< 10e-3;
}
};

// specialize for double
template<>
class Compare<double>
{
public:
static bool IsEqual(constdouble& lh,constdouble& 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;
typedef const _Tp* pointer;
typedef const _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:
static bool 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:
static bool 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;
}
}
return true;
}
};

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:
static bool 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);