C++ 泛型编程（二）：非类型模板参数，模板特化，模板的分离编译

目录

• • 非类型模板参数
  • 函数模板的特化
  • 类模板的特化
  • • 全特化
    • 偏特化
    • • 部分参数特化
      • 参数修饰特化
  • 模板分离编译
  • • 问题分析
    • 解决方法

非类型模板参数

模板的参数分为两种，一种是非类型参数，一种是类型参数。
类型参数：则是我们通常使用的方式，就是在模板的参数列表中在class后面加上参数的类型名称。
非类型参数：非类型参数则是用一个常量作为模板的参数，在模板中可以当作常量来使用，通常是需要指明大小或者初始化内容的才会用这种。

比较常见的就是c++中的array

array的底层就是直接使用的数组，而数组创建时必须指明大小，并且大小得是个常量，所以就会用到非类型模板参数。

注意：
1. 浮点数、、自定义类型、类对象以及字符串是不允许作为非类型模板参数的。
2. 非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果。

通常情况下非类型模板参数都是使用字符型和整型

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函数模板的特化

当我们使用模板来实现一个函数，肯定是想利用它来解决逻辑相同但数据类型不同的一些问题，来实现代码的复用，但是也存在某些特例，比如针对某一情景或者某一类型，这个模板需要有特殊的处理，这个时候就需要用到模板的特化。

例如：

template<class T> bool IsEqual(T str1, T str2) {return str1 == str2; }int main() {char str1[] = "hello";char str2[] = "hello";if (IsEqual(str1, str2))cout << "true";elsecout << "false"; }

这里不同的原因是传递过去的是两个char*类型，他们两个比较的不是字符串的内容，而是指针的地址，这里str1是在栈上开辟一块空间后再将hello拷贝过去，而直接传参的hello则是代码段中的常量，两者不可能相同。

如果要比较char*,就得用到strcmp来对这个情况进行特殊处理， 也就是模板的特化。

template<> bool IsEqual<char*>(char* str1, char* str2) {return strcmp(str1, str2) == 0; }

函数模板的特化步骤：

必须要先有一个基础的函数模板

关键字template后面接一对空的尖括号<>

函数名后跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型

函数形参表: 必须要和模板函数的基础参数类型完全相同

类模板的特化

类也是同理，如果需要有特殊情景也需要特化处理
下面拿这个类举例子

template<class T1, class T2> class test { public:test(){cout << "test<T1, T2>" << endl;}private:T1 _x;T2 _y; };

全特化

全特化即是将模板参数列表中所有的参数都确定化。
例如：
这里对test<int,double>版本特化

template<> class test<int, double> { public:test(){cout << "test<int, double>" << endl;}private:int _x;double _y; };int main() {test<double, double> t1;test<int, double> t2; } int main() {test<double, double> t1;test<int, double> t2; }

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偏特化

偏特化即是任何针对模版参数进一步进行条件限制设计的特化版本

偏特化有两种表现方式，一种是部分参数特化，一种是参数修饰特化

部分参数特化

这里对第二个参数特化，只要第二个参数是double就会调用对应特化版本

template<class T1> class test<T1, double> { public:test(){cout << "test<T1, double>" << endl;}private:T1 _x;double _y; };int main() {test<double, double> t1;test<int, double> t2;test<float, double> t3; }

参数修饰特化

比如用指针或者引用来修饰类型，也可以进行特化

template<class T1, class T2> class test<T1*, T2*> { public:test(){cout << "test<T1*, T2*>" << endl;}private:T1* _x;T2* _y; };int main() {test<double, int> t1;test<int*, double*> t2;test<float*, double*> t3; }

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模板分离编译

对于一个代码量比较多的项目，通常都会采用声明与定义分离的方法，比如在头文件进行声明，在源文件完成代码的实现，最后通过链接的方法链接成单一的可执行文件。但是C++的编译器却不支持模板的分离编译，一旦进行分离编译，就会出现链接错误。

问题分析

//头文件a.h template<class T> bool IsEqual(const T& str1, const T& str2);------------- //源文件a.cpp template<class T> bool IsEqual(const T& str1, const T& str2) {return str1 == str2; } -------------- //test.c #include<iostream> #include"a.h" using namespace std;int main() {cout << IsEqual(3, 5);cout << IsEqual('a', 'b'); }

这里看上去是没有问题的，但是涉及到了模板的实例化规则。

当主函数调用这个函数的时候他就会去头文件中找到函数的声明，再通过声明找到a.h中的实现。
但是对于模板却并不会这样，因为上一章说过，模板的实例化只会在其第一次使用的时候才会进行，例如这里IsEqual(3, 5),他就会去头文件中寻找，但是头文件中只有声明，没有定义，无法将其实例化。他又想通过找到a.cpp中的函数定义来进行实例化，但是遗憾的是，a.cpp中只有IsEqual(const T& str1, const T& str2)的定义，没有IsEqual(const int & str1, const int T& str2)，因为在a.cpp中并没有使用到该类型的实例，所以自然也不会为其实例化出来，这时test.cpp中就根本无法找到这个函数的实现，就导致了链接失败。

解决方法

这个问题其实没有什么完美的解决方法

将声明和定义放到同一个头文件中。（导致头文件代码过于庞大）

模板定义的位置显式实例化。（不实用）

这个问题刘未鹏大佬写的非常好，可以学习一下他的博客
为什么C++编译器不能支持对模板的分离式编译

超强干货来袭 云风专访：近40年码龄，通宵达旦的技术人生

总结

以上是生活随笔为你收集整理的C++ 泛型编程（二）：非类型模板参数，模板特化，模板的分离编译的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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