模板函数的特化

来源：互联网发布：飞鹰网络电视安卓版编辑：程序博客网时间：2024/06/11 20:11

模板特化：就是在实例化模板时，对特定类型的实参进行特殊处理，即实例化一个特殊的实例版本，
当以特化定义时的形参使用模板时，将调用特化版本，模板特化分为全特化和偏特化；
1. 函数模板的特化，只能全特化；
//泛型版本
template <class T> int compare(const T &v1, const T &v2)
{
if(v1 < v2) return -1;
if(v2 > v1) return 1;
return 0;
}
对于该函数模板，当实参为两个char指针时，比较的是指针的大小，而不是指针指向内容的大小，此时就需要为该函数模板定义一个特化版本，即特殊处理的版本：
//为实参类型 const char * 提供特化版本
template <> int compare<const char *>(const char * const &v1, const char * const &v2)
{
return strcmp(v1, v2);
}
a: template <> //空模板形参表
b: compare<const char *> //模板名字后指定特化时的模板形参即const char *类型，就是说在以实参类型 const char * 调用函数时，将产生该模板的特化版本，而不是泛型版本,也可以为其他指针类型定义特化版本如int *.
c: (const char * const &v1, const char * const &v2)//可以理解为: const char * const &v1, 去掉const修饰符，实际类型是：char *&v1，也就是v1是一个引用，一个指向char型指针的引用，即指针的引用，加上const修饰符，v1就是一个指向const char 型指针的 const引用，对v1的操作就是对指针本身的操作，操作方式与指针一致，比如*v1,是正确的；//注意这里的const char *, 由于形参是一个指向指针的const引用，所以调用特化版本时的实参指针类型(并非存储的数据的类型)可以为const也可以为非const，但是由于这里形参指针指向的数据类型为const char *(强调存储的数据是const)，所以实参指针所指向的数据类型也必须为const，否则类型不匹配；
//特化版本 (int *)
template <> int compare<const int *>(const int * const &v1, const int * const &v2)//v1 和 v2 是指向const 整形变量的const引用;
{
if(*v1 < *v2) return -1;//像指针一样操作，可以理解v1，v2就是指针，因为它是指针的引用；
if(*v2 > *v1) return 1;
}
2. 与其他函数声明一样，应该在一个头文件中包含模板特化的声明，在使用特化模板的源文件中包含该头文件；
注意，函数模板调用时的实参与模板形参不进行常规转换，特化与泛型版本都不进行常规转换，类型必须完全一致，非函数模板在实参调用时进行常规转换;普通函数和函数模板调用时的实参与模板形参都进行两种转换：
(1). const转换：接受const引用或者const指针的函数，可以分别以非const对象的引用或者指针来调用，无需产生新实例，如果函数接受非引用类型或者非指针类型，形参类型和实参类型忽略const，无论传递const还是非const对象给非引用类型的函数，都使用相同的实例；
(2). 数组或函数指针的转换：如果模板形参不是引用类型，则对数组或函数类型的实参应用常规转换，数组转换为指向实参第一个元素的指针，函数实参当做指向函数类型的指针；注意：函数模板中，模板形参表中的非类型形参遵循常规转换原则。
//例子:
//16.6.1.h
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <iostream>
//泛型版本
template <typename T> int compare(const T &v1, const T &v2)
{
std::cout << "template <typename T>" << std::endl;
if(v1 < v2) return -1;
if(v2 < v1) return 1;
return 0;
}
//为实参类型 const char * 提供特化版本
//template <> int compare(const char * const &v1, const char * const &v2) //省略了函数名后边的显示模板实参，因为可以从函数形参表推断出来，本定义与下边的定义都是正确的；
template <> int compare<const char *>(const char * const &v1, const char * const &v2)
{
std::cout << "template <> int compare<const char *>" << std::endl;
return strcmp(v1, v2);
}
//为实参类型 char * 提供特化版本
//template <> int compare(char * const &v1, char * const &v2)
template <> int compare<char *>(char * const &v1, char * const &v2)
{
std::cout << "template <> int compare<char *>" << std::endl;
return strcmp(v1, v2);
}
//16.6.1.cpp
#include <iostream>
#include "16.6.1.h"
using namespace std;
int main()
{
cout << compare(1, 2) << endl; //根据实参类型进行实参推断，将为该调用实例化int compare(int, int)
char a[] = {"abc"}; //一个普通字符数组，不是指针，形参为引用时，数组大小成为形参的一部分，数组不转换为指针，类型不匹配；
const char b[] = {"abc"}; //一个常量字符数组，不是指针，类型不匹配；
char *p = "ddd"; //一个非const指针，指向非const数据，但是特化版本的形参类型是一个指向const数据的const引用，强调了指针指向的数据类型是const，也就是说实参指针指向的数据类型必须是const即指针存储的数据必须是const的，但这里不是因此类型不匹配；
char * const pc = "ddd"; //一个const指针，指向非const数据，类型不匹配，原因同上，和指针是否是const没关系，和指针存储的数据类型有关；
const char * const pc = "ddd"; //一个const指针，指向const数据，满足特化版本的形参（一指向const数据的const引用），类型匹配；
const char * pc = "ddd"; //一个非const指针，指向const数据，类型匹配，原因同上；
//为实参类型 const char * 提供特化版本
const char *pa = "abc"; // 或者 const char * const pa = "abc"; 与指针指向数据类型是const还是非const有关，而与指针是const还是非const没关系，因为，特化版本的形参类型是一个指向指针的cosnt引用，因此不会改变指针的值，所以指针本身是const还是非cosnt没有关系，但是由于特化版本形参的引用指向的指针所指向的数据类型是const，所以不能使用一个指向非const数据的指针调用特化版本，因为数据类型不匹配；
const char *pb = "bbd";
cout << compare(pa, pb) << endl; // 根据实参类型为该调用实例化特化版本int compare(const * const &v1, const * const &v2), 函数模板调用时的实参与模板形参不进行常规转换；由于编译器对特化版本不进行实参与形参的常规转换，所以调用的实参类型必须与特化版本的声明完全一致，否则将从泛型版本进行实例化，或者函数匹配错误；由于compare声明的形参都是const char *即char *型指针存储的是const数据，所以不能传递一个存储了非const数据的char *型指针（尽管此时的cosnt char *形参不会改变实参指针指向的值），也不能传递一个const数组名字（此时数组名不会转换为指针），必须传递一个指向const数据的指针，即代码中的 const char *pa，类型必须完全匹配；
//为实参类型 char * 提供特化版本
char *pc = "ccc";
char *pd = "ddd";
cout << compare(pc, pd) << endl;
return 0;
//char * 与 const char * 是两个不同的数据类型(前者存储的数据是常量与后者存储的数据是非常量)，虽然可以将类型 char * 通过常规转换，转换成 const char *，但是作为模板实参，在模板实参推断时，不会把函数调用时的实参类型 char * 转换为模板形参类型const char *，所以必须提供两个特化版本。
}
运行结果：
template <typename T>
-1
template <> int compare<const char *>
-1
template <> int compare<char *>
-1

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