【C++】 59_類别範本深度剖析

TianSong發表於2019-05-09
C++

多引數類别範本

  • 類别範本可以定義任意多個不同的型別引數
template < typename T1, typename T2 >
class Test
{
public:
    void add(T1 a, T2 b);
};

==>

Test<int float> t;

  • 類别範本可以被特化

    • 指定類别範本的特定實現
    • 部分型別引數必須顯示指定
    • 根據型別引數分開實現類别範本

  • 類别範本的特化型別

    • 部分特化 – 用特定規則約束型別引數
    • 完全特化 – 完全顯示指定型別引數
template 
< typename T1, typename T2 >
class Test
{

};

部分特化 ==>

template 
< typename T >
class Test <T, T>
{

};

完全特化 ==>

template
< >
class Test <int , int >
{

}

程式設計實驗： 類别範本的特化

#include <iostream>

using namespace std;

template 
< typename T1, typename T2 >
class Test
{
public:
    void add(T1 a, T2 b)
    {
        cout << "void add(T1 a, T2 b)" << endl;
        cout << a + b << endl;
    }
};

template
< typename T >
class Test < T, T >                 // 兩個型別引數相同時          
{
public:
    void add(T a, T b)
    {
        cout << "void add(T a, T b)" << endl;
        cout << a + b << endl;
    }
    void print()
    {
        cout << "class Test < T, T >" << endl;
    }
};

template 
< typename T1, typename T2 >       // 第一個型別引數為指標，第二個型別引數為指標時
class Test < T1*, T2*>
{
public:
    void add(T1* a, T2* b)
    {
        cout << "void add(T1* a, T2* b)" << endl;
        cout << *a + *b << endl;
    }
};

template 
<  >
class Test < void*, void* >        // T1 == void* , T2 == void* 時
{
public:
    void add(void* a, void* b)
    {
        cout << "void add(void* a, void* b)" << endl;
        cout << "Error to add* param..." << endl;
    }
};


int main()
{
    Test<int, float> t1;
    Test<long, long> t2;
    Test<void*, void*> t3;
    
    t1.add(1, 2.5);
    
    t2.add(5, 5);
    t2.print();
    
    t3.add(NULL, NULL);
    
    Test<int*, double*> t4;
    int a = 1;
    double b = 0.1;
    
    t4.add(&a, &b);

    return 0;
}
輸出：
void add(T1 a, T2 b)
3.5
void add(T a, T b)
10
class Test < T, T >
void add(void* a, void* b)
Error to add* param...
void add(T1* a, T2* b)
1.1

  • 類别範本特化注意事項

    • 特化只是模板的分開實現

      • 本質上是同一模板

    • 特化類别範本的使用方式是統一的

      • 必須顯示指定每一個型別引數

問題：
類别範本特化與重定義有區別嗎？
函式模板可以特化嗎？

特化的深度分析

  • 重定義和特化不同

    • 重定義

      • 一個類别範本和一個新類（或者兩個類别範本）
      • 使用的時候需要考慮如何選擇的問題

    • 特化

      • 以統一的方式使用類别範本和特化類
      • 編譯器優先選擇特化類
  • 函式模板只支援型別引數的完全特化
template 
< typename T >          // 函式模板定義
bool Equal(T a, T b)
{
    return a == b;
}

template
< >                     // 函式模板完全特化
bool Equal<void*>(void* a, void* b)
{
    return a == b;
}

程式設計實驗： 特化的深入理解

#include <iostream>

using namespace std;

template 
< typename T1, typename T2 >
class Test
{
public:
    void add(T1 a, T2 b)
    {
        cout << "void add(T1 a, T2 b)" << endl;
        cout << a + b << endl;
    }
};
/*
template 
<  >
class Test < void*, void* >        // T1 == void* , T2 == void* 時
{
public:
    void add(void* a, void* b)
    {
        cout << "void add(void* a, void* b)" << endl;
        cout << "Error to add* param..." << endl;
    }
};
*/

class Test_Void
{
public:
    void add(void* a, void* b)
    {
        cout << "void add(void* a, void* b)" << endl;
        cout << "Error to add* param..." << endl;
    }
};

template
<typename T>
bool Equal(T a, T b)
{
    cout << "bool Equal(T a, T b)" << endl;
    
    return a == b;
}

template
< >
bool Equal<double>(double a, double b)
{
    const double delta = 0.00000000001;
    double r = a - b;
    
    cout << "bool Equal<double>(double a, double b)" << endl;
    
    return (-delta < r) && (r < delta);
}

bool Equal(double a, double b)
{
    const double delta = 0.00000000001;
    double r = a - b;
    
    cout << "bool Equal(double a, double b)" << endl;
    
    return (-delta < r) && (r < delta);
}

int main()
{
    cout << Equal(1, 1) << endl;
    cout << Equal(0.1, 0.1) << endl;
    cout << Equal<>(0.1, 0.1) << endl;

    return 0;
}
輸出：
bool Equal(T a, T b)
1
bool Equal(double a, double b)
1
bool Equal<double>(double a, double b)
1

工程中的建議

當需要過載函式模板時，優先考慮使用模板特化；
當模板特化無法滿足需求，再使用函式過載！

小結

  • 類别範本可以定義任意多個不同的型別引數
  • 類别範本可以被部分特化和完全特化
  • 特化的本質是模板的分開實現
  • 函式模板只支援完全特化
  • 工程中使用模板特化代替類（函式）重定義

以上內容參考狄泰軟體學院系列課程，請大家保護原創！

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