C++类模板的特化

来源：互联网发布：魔兽世界单机数据库编辑：程序博客网时间：2024/04/27 20:12

// 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(const float& lh, const float& rh)
    {
        return abs(lh - rh) < 10e-3;
    }
};

// specialize for double
template<>
class Compare<double>
{
public:
    static bool IsEqual(const double& 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;
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()) return false;
        else
        {
            for(int i = 0; i < lh.size(); ++i)
            {
                if(lh[i] != rh[i]) return false;
            }
        }
        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);

模板有两种特化，全特化和偏特化（局部特化）
模板函数只能全特化，没有偏特化（以后可能有）。
模板类是可以全特化和偏特化的。

全特化，就是模板中模板参数全被指定为确定的类型。
全特化也就是定义了一个全新的类型，全特化的类中的函数可以与模板类不一样。

偏特化，就是模板中的模板参数没有被全部确定，需要编译器在编译时进行确定。

在类型上加上const、&、*（ cosnt int、int&、int*、等等）并没有产生新的类型。只是类型被修饰了。模板在编译时，可以得到这些修饰信息。

模板的特化是非常有用的。它像一个在编译期的条件判断。当编译器在编译时找到了符合的特化实现，就会使用这个特化实现。这就叫编译器多态（或者叫静态多态）。这种东西对编写基础库是很有用的。这也就是为何c++的基础库大量使用了模板技术，而且大量使用了特化，特别是偏特化。

在泛型中，利用特化类得到类新的特性，以便找到最适合这种特性的实现。而这一切都是在编译时完成。