C++ 2022 年 7 月 18 日

[C++] 模板的特化相关介绍: 非类型模板参数、模板的全特化、偏特化分析、迭代器萃取分析...

之前关于模板还有一些问题没有解决，本篇文章就是对模板提出问题和解决问题的

C++ 泛型编程约1914字 -- 阅读时间≈5分钟

本篇文章是 C++ 模板的第二篇文章，第一篇文章简单介绍了模板的函数模板、类模板的相关定义及调用等

然而从初始模板到这篇文章之间，已经介绍了C++中有关 string、vector、stack、queue、priority_queue、iterator的功能、实现等内容，相信对模板已经有了一定的认识

但是模板还有一些问题没有解决，本篇文章就是对模板提出问题和解决问题的

非类型模板参数

在一般的模板中，无论是函数模板还是类模板，他们的定义都是，像这样的：

模板参数都是虚拟的，传参时都需要传类型，但是在定义模板时，模板参数还有另一种形式

即，不传类型，而是已经知道了类型传数值，叫做非类型模板参数，并且 C++11 引入了一种使用非类型模板参数的容器叫 array

什么是非类型模板参数？

其实查看一下 array 容器的模板定义一眼就可以看出来什么是非类型模板参数：

对，没错，非类型模板参数就是已经知道类型的模板参数。使用这个模板在传参的时候，除了传类型之外，还要传入指定类型的数值

其实非类型模板参数只能传入整型数值：size_t、int、char

并且，传入的数值是一个常量，具有常性无法修改！！

而在 array 这个容器中，size_t N 这个模板参数的作用，是为了定义一个大小为N的数组准备的，并且这个数组是静态的，与C语言中原生定义的数组没有什么区别：

也就是说，在容器 array 中，存在的非类型模板参数是为了指定需要定义数组的大小

array 这个容器，其实就是 C语言中的原生数组，只不过在C++中封装实现了

array 相比原生的数组，具有优势的地方好像只有一个：array 实例化的对象，边界检查相比原生指针更准确

因为 array 的边界是 assert 强制检查的

array 没有什么需要注意的地方，一般只用于开辟大数据的静态数组

但是由于他是在内存的栈区开辟空间的，而栈区又很小，所以还是不常用，还是 vector 用的多

模板的特化

特化的概念

C++ 模板是泛型编程的一种，是为了一套代码多方使用而出现的

但是在实际的使用中总会有特殊的类型需要特殊的处理的情况发生，就比如这样：

greater 是一个函数模板，是用来比较两个类型的大小的在使用时，对于a, b 这两个变量可以直接返回正确的返回值，但是当传入的是 a, b 的指针时，就会发生错误：

因为，greater 函数是作用是直接对比传入类型的数据，而 c, d 是两个指针指针对比是对比的地址大小而不是指针指向的内容大小，所以对于这样的情况就需要特殊处理：

经过特化处理的类型，再使用函数模板时，会调用最适合的函数模板：

不会再出现，返回值错误的情况

当然，当前只是以函数模板举一个例子，来解释一下什么特化，真正的编程中，一般不对函数模板特化，因为特化需要制定类型，函数模板被指定类型其实跟定义一个特定类型的函数没什么区别，所以一般不对函数模板特化，重新再写一个重载函数就行了

一句话总结模板的特化就是：在原模板的基础上，针对指定类型所进行单独、特殊处理的实现方式模板特化中分为 函数模板特化 与 类模板特化

上面介绍的是函数模板特化，其特化的条件是：

必须先有基础模板，才能特化
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，即 <指定类型>
函数形参表必须要和模板函数的基础参数类型完全相同 即，基础参数类型有几种，特化就要有几种

而类模板的特化更经常使用，下面介绍类模板的特化

类模板的特化

类模板的特化随便一个类模板为例：

使用此模板实例化对象时，会打印： TT <T1, T2>, 即调用原模版

类模板的特化有两种形式：全特化和偏特化

下面一一来介绍

类模板全特化

类模板全特化的意思是，对类模板所有的模板参数进行特化处理，即像这样

当类模板对指定类型特化时，使用指定的类型实例化对象就会调用特化版的类模板：

类模板的全特化与函数模板的特化，其实都不经常使用，因为类模板的全特化也像是直接定义了一个指定类型的类而已，类模板的特化更重要的、更常用的是，类模板的偏特化(半特化)

类模板的偏特化

类模板偏特化的作用更像是对类模板的限制，而不是指定类

偏特化有两种表现形式：

1. 部分特化

看名字就可以看出来，部分特化，即 将类模板参数列表中的一部分参数特化

而当对象实例化的时候，如果第二个参数是 double，那么就会调用特化过的类模板进行实例化：

除了这种，对类模板参数部分特化的偏特化之外，还有另外一种形式

2. 参数形式限制特化

特化并不仅仅只是将模板参数特定为某一个类型，更可以将参数模板特化为某种类型：

特化更可以对特定的某种类型处理：

注意：只有所有参数都满足特化类型时，才会去调用特化类模板

迭代器萃取

作者：哈米d1ch 发表日期：2022 年 7 月 18 日