【深入理解C++】函数模板和类模板的特例化
文章目录
- 1.函数模板的特例化
- 1.1 函数模板的全特化
- 1.2 函数模板不能偏特化
- 1.3 函数模板、函数模板的全特化、普通函数
- 2.类模板的特例化
- 2.1 类模板的全特化
- 2.2 类模板成员函数的全特化
- 2.3 类模板的偏特化
- 2.3.1 根据模板参数数量进行偏特化
- 2.3.2 根据模板参数范围进行偏特化
特例化：模板本来是一组通用逻辑的实现，但是对于某些特定的参数类型来说，通用的逻辑实现可能不能满足要求，这时就需要针对这些特殊的类型去实现一个特例模板，即模板的特例化。
全部特例化(全特化)：必须有一个主模板(泛化版本)，且模板参数被全部指定成具体的类型。
部分特例化(偏特化)：必须有一个主模板(泛化版本)，且模板参数被部分指定成具体的类型。
1.函数模板的特例化
1.1 函数模板的全特化
函数模板的全特化等价于函数模板针对特定类型的一个实例化，并不等价于一个函数重载，不能将函数模板的全特化与函数重载混为一谈。
- 如果使用普通重载函数，那么不管是否发生实际的函数调用，都会在目标文件中生成该函数的二进制代码。
- 如果使用函数模板的全特化版本，除非发生函数调用，否则不会在目标文件中包含全特化模板函数的二进制代码，这符合函数模板的“惰性实例化”准则。
如下代码所示，对于某些类型（例如字符串类型）来说，编译器默认实例化出来的模板代码的处理逻辑是错误的，此时，我们可以为其提供特例化版本。
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;// Greater是一个函数模板
template <typename T>
bool Greater(T a, T b)
{cout << "Greater<T>(T a, T b)" << endl;return a > b;
}// 针对Greater函数模板，提供const char*类型的特例化版本
template <>
bool Greater<const char*>(const char* a, const char* b)
{cout << "Greater<const char*>(const char* a, const char* b)" << endl;return strcmp(a, b) > 0;
}int main()
{cout << Greater("hello", "world") << endl;return 0;
}
1.2 函数模板不能偏特化
由于函数重载特性的存在，函数模板只能全特化，不能偏特化。
1.3 函数模板、函数模板的全特化、普通函数
调用优先级：普通函数 > 函数模板的全特化 > 函数模板。
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;// Greater是一个函数模板
template <typename T>
bool Greater(T a, T b)
{cout << "Greater<T>(T a, T b)" << endl;return a > b;
}// 针对Greater函数模板，提供const char*类型的特例化版本
template <>
bool Greater<const char*>(const char* a, const char* b)
{cout << "Greater<const char*>(const char* a, const char* b)" << endl;return strcmp(a, b) > 0;
}// 普通函数
bool Greater(const char* a, const char* b)
{cout << "Greater(const char* a, const char* b)" << endl;return strcmp(a, b) > 0;
}int main()
{cout << Greater("hello", "world") << endl;return 0;
}
2.类模板的特例化
2.1 类模板的全特化
#include <iostream>
using namespace std;template <typename T, typename U>
class A // 主模板
{public:A() { cout << "A<T, U>::A()" << endl; }void fun() { cout << "A<T, U>::fun()" << endl; }
};template <>
class A<int, int> // 类模板的全特化
{public:A() { cout << "A<int, int>::A()" << endl; }void fun() { cout << "A<int, int>::fun()" << endl; }
};template <>
class A<int, char> // 类模板的全特化
{public:A() { cout << "A<int, char>::A()" << endl; }void fun() { cout << "A<int, char>::fun()" << endl; }
};int main()
{A<int, int> aii;aii.fun();A<int, char> aic;aic.fun();A<int, double> aid;aid.fun();return 0;
}
输出结果如下：
2.2 类模板成员函数的全特化
#include <iostream>
using namespace std;template <typename T, typename U>
class A // 主模板
{public:A() { cout << "A<T, U>::A()" << endl; }void fun() { cout << "A<T, U>::fun()" << endl; }
};template <>
class A<int, int> // 类模板的全特化
{public:A() { cout << "A<int, int>::A()" << endl; }void fun() { cout << "A<int, int>::fun()" << endl; }
};template <>
class A<int, char> // 类模板的全特化
{public:A() { cout << "A<int, char>::A()" << endl; }void fun() { cout << "A<int, char>::fun()" << endl; }
};template <>
void A<int, double>::fun() // 类模板成员函数的全特化
{cout << "A<int, double>::fun()" << endl;
}int main()
{A<int, int> aii;aii.fun();A<int, char> aic;aic.fun();A<int, double> aid;aid.fun();return 0;
}
输出结果如下：
2.3 类模板的偏特化
2.3.1 根据模板参数数量进行偏特化
#include <iostream>
using namespace std;template <typename T, typename U, typename W>
class A // 主模板
{public:A() { cout << "A<T, U, W>::A()" << endl; }void fun() { cout << "A<T, U, W>::fun()" << endl; }
};template <typename U>
class A<int, U, double> // 类模板根据模板参数数量进行偏特化
{public:A() { cout << "A<int, U, double>::A()" << endl; }void fun() { cout << "A<int, U, double>::fun()" << endl; }
};int main()
{A<int, int, int> aiii;aiii.fun();A<int, char, double> aicd;aicd.fun();return 0;
}
输出结果如下：
2.3.2 根据模板参数范围进行偏特化
从直观上理解，const int 比 int 的范围小，T* 比 T 的范围小，T& 比 T 的范围小，T&& 比 T 的范围小。
#include <iostream>
using namespace std;template <typename T>
class A // 主模板
{public:A() { cout << "A<T>::A()" << endl; }void fun() { cout << "A<T>::fun()" << endl; }
};template <typename T>
class A<const T> // 类模板根据模板参数范围进行偏特化
{public:A() { cout << "A<const T>::A()" << endl; }void fun() { cout << "A<const T>::fun()" << endl; }
};template <typename T>
class A<T*> // 类模板根据模板参数范围进行偏特化
{public:A() { cout << "A<T*>::A()" << endl; }void fun() { cout << "A<T*>::fun()" << endl; }
};template <typename T>
class A<T&> // 类模板根据模板参数范围进行偏特化
{public:A() { cout << "A<T&>::A()" << endl; }void fun() { cout << "A<T&>::fun()" << endl; }
};template <typename T>
class A<T&&> // 类模板根据模板参数范围进行偏特化
{public:A() { cout << "A<T&&>::A()" << endl; }void fun() { cout << "A<T&&>::fun()" << endl; }
};int main()
{A<int> a1;a1.fun();A<const double> a2;a2.fun();A<int*> a3;a3.fun();A<const int*> a4;a4.fun();return 0;
}
输出结果如下：
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