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C++模板之特化與偏特化詳解

更新時(shí)間：2014年10月09日 10:49:13 作者：果凍想

這篇文章主要介紹了C++模板之特化與偏特化詳解,本文講解了什么是C++模板、模板特化、模板偏特化、特化與偏特化的調(diào)用順序等內(nèi)容,需要的朋友可以參考下

前言

說(shuō)到C++模板，這個(gè)已經(jīng)不是什么新東西了，自己在實(shí)際開(kāi)發(fā)中也用過(guò)；對(duì)于C++模板特化和偏特化，對(duì)于別人來(lái)說(shuō)，已經(jīng)不是什么新東西了，但是對(duì)于我來(lái)說(shuō)，的確是我的盲區(qū)，那天在群里討論這個(gè)問(wèn)題，自己對(duì)于這部分確實(shí)沒(méi)有掌握，又聯(lián)想到在《STL源碼剖析》一書(shū)中，對(duì)于此也是有著介紹。所以，今天就對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)的總結(jié)，以備后忘。

C++模板

說(shuō)到C++模板特化與偏特化，就不得不簡(jiǎn)要的先說(shuō)說(shuō)C++中的模板。我們都知道，強(qiáng)類(lèi)型的程序設(shè)計(jì)迫使我們?yōu)檫壿嫿Y(jié)構(gòu)相同而具體數(shù)據(jù)類(lèi)型不同的對(duì)象編寫(xiě)模式一致的代碼，而無(wú)法抽取其中的共性，這樣顯然不利于程序的擴(kuò)充和維護(hù)。C++模板就應(yīng)運(yùn)而生。C++的模板提供了對(duì)邏輯結(jié)構(gòu)相同的數(shù)據(jù)對(duì)象通用行為的定義。這些模板運(yùn)算對(duì)象的類(lèi)型不是實(shí)際的數(shù)據(jù)類(lèi)型，而是一種參數(shù)化的類(lèi)型。C++中的模板分為類(lèi)模板和函數(shù)模板。

類(lèi)模板如下：

復(fù)制代碼代碼如下:

#include <iostream>

using namespace std;

template <class T>

class TClass

{

public:

     // TClass的成員函數(shù)

private:

     T DateMember;

};

函數(shù)模板如下：

復(fù)制代碼代碼如下:

template <class T>

T Max(const T a, const T b)

{

     return  a > b ? a : b;

}

模板特化

有時(shí)為了需要，針對(duì)特定的類(lèi)型，需要對(duì)模板進(jìn)行特化，也就是所謂的特殊處理。比如有以下的一段代碼：

復(fù)制代碼代碼如下:

#include <iostream>

using namespace std;

template <class T>

class TClass

{

public:

     bool Equal(const T& arg, const T& arg1);

};

template <class T>

bool TClass<T>::Equal(const T& arg, const T& arg1)

{

     return (arg == arg1);

}

int main()

{

     TClass<int> obj;

     cout<<obj.Equal(2, 2)<<endl;

     cout<<obj.Equal(2, 4)<<endl;

}

類(lèi)里面就包括一個(gè)Equal方法，用來(lái)比較兩個(gè)參數(shù)是否相等；上面的代碼運(yùn)行沒(méi)有任何問(wèn)題；但是，你有沒(méi)有想過(guò)，在實(shí)際開(kāi)發(fā)中是萬(wàn)萬(wàn)不能這樣寫(xiě)的，對(duì)于float類(lèi)型或者double的參數(shù)，絕對(duì)不能直接使用“==”符號(hào)進(jìn)行判斷。所以，對(duì)于float或者double類(lèi)型，我們需要進(jìn)行特殊處理，處理如下：

復(fù)制代碼代碼如下:

#include <iostream>

using namespace std;

template <class T>

class Compare

{

public:

     bool IsEqual(const T& arg, const T& arg1);

};

// 已經(jīng)不具有template的意思了，已經(jīng)明確為float了

template <>

class Compare<float>

{

public:

     bool IsEqual(const float& arg, const float& arg1);

};

// 已經(jīng)不具有template的意思了，已經(jīng)明確為double了

template <>

class Compare<double>

{

public:

     bool IsEqual(const double& arg, const double& arg1);

};

template <class T>

bool Compare<T>::IsEqual(const T& arg, const T& arg1)

{

     cout<<"Call Compare<T>::IsEqual"<<endl;

     return (arg == arg1);

}

bool Compare<float>::IsEqual(const float& arg, const float& arg1)

{

     cout<<"Call Compare<float>::IsEqual"<<endl;

     return (abs(arg - arg1) < 10e-3);

}

bool Compare<double>::IsEqual(const double& arg, const double& arg1)

{

     cout<<"Call Compare<double>::IsEqual"<<endl;

     return (abs(arg - arg1) < 10e-6);

}

int main()

{

     Compare<int> obj;

     Compare<float> obj1;

     Compare<double> obj2;

     cout<<obj.IsEqual(2, 2)<<endl;

     cout<<obj1.IsEqual(2.003, 2.002)<<endl;

     cout<<obj2.IsEqual(3.000002, 3.0000021)<<endl;

}

模板偏特化

上面對(duì)模板的特化進(jìn)行了總結(jié)。那模板的偏特化呢？所謂的偏特化是指提供另一份template定義式，而其本身仍為templatized；也就是說(shuō)，針對(duì)template參數(shù)更進(jìn)一步的條件限制所設(shè)計(jì)出來(lái)的一個(gè)特化版本。這種偏特化的應(yīng)用在STL中是隨處可見(jiàn)的。比如：

復(fù)制代碼代碼如下:

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;

};

看了了么？這就是模板偏特化，與模板特化的區(qū)別在于，模板特化以后，實(shí)際上其本身已經(jīng)不是templatized，而偏特化，仍然帶有templatized。我們來(lái)看一個(gè)實(shí)際的例子：

復(fù)制代碼代碼如下:

#include <iostream>

using namespace std;

// 一般化設(shè)計(jì)

template <class T, class T1>

class TestClass

{

public:

     TestClass()

     {

          cout<<"T, T1"<<endl;

     }

};

// 針對(duì)普通指針的偏特化設(shè)計(jì)

template <class T, class T1>

class TestClass<T*, T1*>

{

public:

     TestClass()

     {

          cout<<"T*, T1*"<<endl;

     }

};

// 針對(duì)const指針的偏特化設(shè)計(jì)

template <class T, class T1>

class TestClass<const T*, T1*>

{

public:

     TestClass()

     {

          cout<<"const T*, T1*"<<endl;

     }

};

int main()

{

     TestClass<int, char> obj;

     TestClass<int *, char *> obj1;

     TestClass<const int *, char *> obj2;

     return 0;

}

對(duì)于輸出結(jié)果，我這里就不寫(xiě)了，大家可以試一試。

特化與偏特化的調(diào)用順序

對(duì)于模板、模板的特化和模板的偏特化都存在的情況下，編譯器在編譯階段進(jìn)行匹配時(shí)，是如何抉擇的呢？從哲學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，應(yīng)該先照顧最特殊的，然后才是次特殊的，最后才是最普通的。編譯器進(jìn)行抉擇也是尊從的這個(gè)道理。從上面的例子中，我們也可以看的出來(lái)，這就就不再舉例說(shuō)明。

總結(jié)

對(duì)于模板的特化和偏特化，我的理解可能也不是很正確。希望大家和我進(jìn)行探討。我這里只是對(duì)自己的一些理解進(jìn)行了總結(jié)。最后，也希望大家對(duì)我的博客提出中肯的建議。我堅(jiān)信，分享使我們更進(jìn)步。

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