c++類模板深度剖析

1、類模板的泛指類型可以定義多個

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

使用時: Test<int, float> t1;	//T1的泛指類型就是int， T2的泛指類型就是float。

2、類模板的特化類型

(1)意思就是如果定義了一個類模板，這個類模板的參數有多個，但是如果當使用這個類模板的時候，我們傳遞參數時，參數的類型是一樣的話，編譯器就會將類模板特化成一個參數的類模板。

(2)類模板的特化分為：部分特化，和完全特化。

部分特化：用特定規則約束類型參數，部分類型參數必須顯示指定，根據類型參數分開實現類模板
如：

template										特化后				template	
< typename T1, typname T2 >											< typename T >		
class Test															class Test <T, T>	//部分特化的約束條件
{																	{
			
};																	};
當類型參數不同的時候，會選擇用左邊的那個類模板，當類型參數相同的時候。class Test< T, T>就是約束條件


完全特化：完全顯示指定類型參數
如：
template										特化后				template	
< typename T1, typname T2 >											<  >	//完全特化時，不需要聲明泛指類型
class Test															class Test <int, int> //這個就是完全特化
{																	{
			
};																	};
當使用類模板的時候，并且指定了所有的類型參數全都是一樣的，比如int的時候，編譯器就會將左邊的類模板特化成右邊的類模板，此時該類模板中就沒有泛指類型了。
當類型參數不同的時候，就會使用左邊的類模板。

(3)根據實驗的例子，類模板的特化就是程序中有了一個左邊的類模板的時候(這個類模板的有兩個泛指類型)，但是同時程序中我們又定義了一個同名的類模板，但是這個類模板的兩個泛指類型都是一樣的。這個時候，當我們在程序中使用這個類模板的時候，如果參數類型是不一樣的，編譯器就會使用左邊的那個，如果參數類型是一樣的時候，編譯器就會使用右面的那個。編譯器會認為右邊的那個類模板，是左邊的類模板的一種特化，編譯器不會認為左邊的類模板是一個新的類模板，只是一個左邊類模板的一個特化，所以編譯能夠通過。

總結：將一個類模板，根據不同的類型參數情況進行分開實現這個類模板，其實就是一個類模板的特化過程。

例：

#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;
	}
};


/*****************************************************部分特化*************************************************/


template
< typename T>
class Test < T, T >		//這個地方加上了約束條件，雖然這個類模板跟上面的那個類模板同名，編譯器不會認為這個類模板是一個新的類模板，而是上面類模板的一個特化形式，
{				//當我們使用Test類模板的時候，如果指定的參數類型不同的話，編譯器就會使用上面的那個類模板實現，如果指定參數類型相同的話，編譯器就會使用這個類模板的實現
public:
	void add(T a, T b)
	{
		cout << "void add(T a, T b)" << endl;
		cout << a + b << endl;
	}
	void print(void)		//即使多出來了個print成員函數，編譯也是通過的，所以是支持這種特化方式的
	{
		cout << "class Test < T, T >	" << endl;
	}
};

/******************************************************完全特化**********************************************************/

template
< >		//進行類模板的完全特化時，不用進行泛指類型的聲明
class Test <void *, void *>		//當使用Test類模板時，參數類型都為void *時，就會使用這個實現。
{
public:
	void add(void * a, void * b)
	{
		cout << "void add(void * a, void * b)" << endl;
		cout << "Error run not to add because type is void *..." << endl;
	}
};

/*****************************************將Test類模板特化出一個兩個參數分別是指針的情況**********************************************/

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

int main(void)
{
	int a = 1;
	double b = 1.0;
	
	Test<int, float> t1;	//使用的就是沒有特化的Test類模板
	Test<long, long> t2;	//使用的就是特化后的Test類模板
	Test<void *, void *> t3;
	Test<int *, double *> t4;
	
	t1.add(2, 2.5);
	t2.add(10, 10);
	
	t2.print();
	
	t3.add(&a, &b);
	
	t4.add(&a, &b);
	
	return 0;
}



3、繼續理解類模板的特化

(1)類模板的特化的就是根據需要，將一個類模板進行分開來實現。特化只是模板的分開實現，本質上還是同一個類模板。特化類模板的使用方式是統一的，就是必須顯示的指定每一個類型參數。


(2)問題：類模板特化與重定義有區別嗎？
答：有區別，重定義和特化不同。在本質上，如果將一個類模板進行重定義，那么要么就是實現了一個新的類，要么就是最后會出現兩個類模板。本質上不同。使用的時候不能進行統一使用，
在使用時我們要考慮選擇哪個。

特化的本質是，只實現同一個類模板，只不過這個類模板是分開來實現的，這就是本質上的不同。在使用時是用統一的方式進行使用類模板和特化類，因為本質上都是實現了一個類模板，使用時
編譯器會根據不同的參數類型來選擇去使用那個類模板還是特化類。所以類模板的特化就是將一個類模板進行分開來實現，這句話是非常重要的。

(3)問題：函數模板可以特化嗎？
答：函數模板只支持類型參數的完全特化，不支持部分特化，也就是在函數名的后面顯示的指定出具體的參數類型。

如：函數模板的完全特化

template
< typename T >
bool Equal(T a, T b)	//函數模板的定義
{
	return a == b;
}

template	
< >						
bool Equal<void *>(void *, void *)	//函數模板的完全特化
{
	return a == b;		
}

(4)工程中的建議：當需要重載函數模板的時候，我們要優先考慮使用模板特化的方式去分開實現一個函數模板，而是不用重載函數模板的方式去新的實現了一個函數，當模板特化無法滿足要
求的時候，在使用函數重載。

工程中使用模板特化來代替類（函數）重定義。


例：類模板的部分特化、完全特化，函數模板的完全特化。優先考慮使用特化的方式當需要將模板進行重定義添加功能時。

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;


/*
*	特化的方式實現一個類模板，本質就是分開實現類模板
*
*/
template
<typename T1, typename T2> 
class Why
{
public:
	void print(T1 a, T2 b)
	{
		cout << "void print(T1 a, T2 b)" << endl;
		cout << a << " " << b << endl;
	}
};

template
<typename T>
class Why<T, T>	//為類模板的部分特化
{
public:
	void print(T a, T b)
	{
		cout << "void print(T a, T b)" << endl;
		cout << a << " " << b << endl;
	}	
};

template
< >
class Why<int, int>		//為類模板的完全特化
{
public:
		void print(int a, int b)
		{
			cout << "void print(int a, int b)" << endl;
			cout << a << " " << b << endl;
		}
};

/*
*	函數模板的特化只支持完全特化
*	實現一個函數模板，并且完全特化，也就是分開實現一個函數模板，這樣叫做特化。
*/
template 
<typename T>
bool Equal(T a, T b)
{
	return a == b;
}

template
< >		//函數模板的完全特化，之所以要特化這個函數模板是因為，浮點數的比較不單純的只用==來比較。
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)); 
}

/*
*	重載Equal函數的方式來達到比較浮點數的方法，但這種方式是不優先考慮的，因為這種方式，在使用的時候要考慮如何選擇，要優先考慮使用特化的方式。
*	能使用特化的方式時，就不考慮使用這種函數重載的方式，不論對于類模板還是函數模板都是這樣的，優先考慮使用特化的方式來分開實現，因為這樣都是為了實現一個類模板或函數模板。
*/
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(void)
{
	double a = 0.0, b = 0.0;
	
	Why<int, double> w1;
	Why<string, string> w2;
	Why<int, int>w3;
	
	w2.print("why", "fangqingqing");
	w1.print(1, 2.2);
	w3.print(100,100);
	
	cout << "Please input two double number..." << endl;
	
	cin >> a >> b;
	
	cout << Equal<double>(a, b) << endl;
	
	cin >> a >> b;
	
	cout << Equal(a, b) << endl;
	
	
	return 0;
}