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C++模板的特化详解(函数模版特殊,类模版特化)
阅读量:6113 次
发布时间:2019-06-21

本文共 7547 字,大约阅读时间需要 25 分钟。

模版与特化的概念


函数模版与类模版


C++中模板分为函数模板和类模板

  • 函数模板:是一种抽象函数定义,它代表一类同构函数。

  • 类模板:是一种更高层次的抽象的类定义。

特化的概念


所谓特化,就是将泛型的东东搞得具体化一些,从字面上来解释,就是为已有的模板参数进行一些使其特殊化的指定,使得以前不受任何约束的模板参数,或受到特定的修饰(例如const或者摇身一变成为了指针之类的东东,甚至是经过别的模板类包装之后的模板类型)或完全被指定了下来。

模板特化的分类


针对特化的对象不同,分为两类:函数模板的特化类模板的特化

  • 函数模板的特化

    当函数模板需要对某些类型进行特化处理,称为函数模板的特化。

  • 类模板的特化

    当类模板内需要对某些类型进行特别处理时,使用类模板的特化。

特化整体上分为全特化偏特化

* 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。

全特化的标志就是产生出完全确定的东西,而不是还需要在编译期间去搜寻适合的特化实现,貌似在我的这种理解下,全特化的 东西不论是类还是函数都有这样的特点,

  1. 模板函数只能全特化,没有偏特化(以后可能有)。

  2. 模板类是可以全特化和偏特化的。

template <>然后是完全和模板类型没有一点关系的类实现或者函数定义,如果你要说,都完全确定下来了,那还搞什么模板呀,直接定义不就完事了?

但是很多时候,我们既需要一个模板能应对各种情形,又需要它对于某个特定的类型(比如bool)有着特别的处理,这种情形下特化就是需要的了。

  • 全特化的标志:template <>然后是完全和模板类型没有一点关系的类实现或者函数定义
  • 偏特化的标志:template

函数模版特化


目前的标准中,模板函数只能全特化,没有偏特化

至于为什么函数不能偏特化,似乎不是因为语言实现不了,而是因为偏特化的功能可以通过函数的重载完成。

函数模版的特化技巧


函数模板的特化:当函数模板需要对某些类型进行特别处理,称为函数模板的特化。

例如,我们编写了一个泛化的比较程序

template 
int compare(const T &left, const T&right){ std::cout <<"in template
..." <
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这个函数满足我们的需求了么,显然不,它支持常见int, float等类型的数据的比较,但是不支持char*(string)类型。

所以我们必须对其进行特化,以让它支持两个字符串的比较,因此我们实现了如下的特化函数。

template < >int compare
(const char* left, const char* right){ std::cout <<"in special template< >..." <
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也可以

template < >int compare(const char* left, const char* right){    std::cout <<"in special template< >..." <
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示例程序1–比较两个数据


#include 
#include
/// 模版特化template
int compare(const T left, const T right){ std::cout <<"in template
..." <
int compare
(const char* left, const char* right){ std::cout <<"in special template< >..." <
//int compare(const char* left, const char* right)//{ // std::cout <<"in special template< >..." <
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函数模版的特化,当函数调用发现有特化后的匹配函数时,会优先调用特化的函数,而不再通过函数模版来进行实例化。

示例程序二-判断两个数据是否相等

#include 
#include
using namespace std;//函数模板template
bool IsEqual(T t1,T t2){ return t1==t2;}template<> //函数模板特化bool IsEqual(char *t1,char *t2){ return strcmp(t1,t2)==0;}int main(int argc, char* argv[]){ char str1[]="abc"; char str2[]="abc"; cout<<"函数模板和函数模板特化"<
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类模版特化


类模板的特化:与函数模板类似,当类模板内需要对某些类型进行特别处理时,使用类模板的特化。例如:

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:

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

#include 
#include
#include
// general versiontemplate
class Compare{public: static bool IsEqual(const T& lh, const T& rh) { std::cout <<"in the general class..." <
class Compare
{public: static bool IsEqual(const float& lh, const float& rh) { std::cout <<"in the float special class..." <
class Compare
{public: static bool IsEqual(const double& lh, const double& rh) { std::cout <<"in the double special class..." <
comp1; std::cout <
comp2; std::cout <
comp3; std::cout <
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如果期望使用偏特化,那么

template
class A{}template
class A
{}
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特化为引用,指针类型


template 
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
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
struct iterator_traits
{ typedef random_access_iterator_tag iterator_category; typedef _Tp value_type; typedef ptrdiff_t difference_type; typedef const _Tp* pointer; typedef const _Tp& reference;};
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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 Compare
{public: static bool IsEqual(const T* lh, const T* rh) { return Compare
::IsEqual(*lh, *rh); }};
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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。

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
template
class Compare
>{public: static bool IsEqual(const vector
& lh, const vector
& 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; }};
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这就把IsEqual的参数限定为一种vector类型, 但具体是vector还是vector, 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 typetemplate 
struct SpecializedType{ T1 x1; T1 x2;};template
class Compare
>{public: static bool IsEqual(const SpecializedType
& lh, const SpecializedType
& rh) { return Compare
::IsEqual(lh.x1 + lh.x2, rh.x1 + rh.x2); }};
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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
::IsEqual(i1, i2); // float float f1 = 10; float f2 = 10; bool r2 = Compare
::IsEqual(f1, f2); // double double d1 = 10; double d2 = 10; bool r3 = Compare
::IsEqual(d1, d2); // pointer int* p1 = &i1; int* p2 = &i2; bool r4 = Compare
::IsEqual(p1, p2); // vector
vector
v1; v1.push_back(1); v1.push_back(2); vector
v2; v2.push_back(1); v2.push_back(2); bool r5 = Compare
>::IsEqual(v1, v2); // custom template class SpecializedType
s1 = { 10.1f,10.2f}; SpecializedType
s2 = { 10.3f,10.0f}; bool r6 = Compare
>::IsEqual(s1, s2);

转载:http://blog.csdn.net/gatieme/article/details/50953564

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