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解讀C++編程中類模板的三種特化

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1.類模板顯式特化
為了停止特化,起首須要一個通用的版本,稱主模板.主模板應用了尺度庫堆算法. 堆是一種線性化的樹形構造,將一個值壓入一個堆中, 現實上等於將該值拔出到一個樹形構造中;將一個值從堆中掏出就等於移除並前往堆中最年夜值.但在處置字符的指針時會碰壁.堆將依照指針的值停止組織. 我們可以供給一個顯式特化版本處理此成績(例1)假如願望除一個針對const char*的Heap外,還願望供給一個針對char *的Heap;(例2)

//主模板
template <typename T>
class Heap
{
private:
  std::vector<T> h_;
public:
  void push(const T& val);
  T pop();
  bool empty() const //const聲明在末尾表現該函數不克不及修正類變量
  {
    return h_.empty();
  }
}

template <typename T>
void Heap<T>::push(const T& val)
{
  h_.push_back(val);
  std::push_heap(h_.begin(),h_.end());
}

template <typename T>
T Head<T>::pop()
{
  std::pop_head(h_.begin(),h_.end());
  T tmp(h_.back());
  h_.pop_back();
  return tmp;
}

例1

//顯示特化版本
/***********************************************
 *     可以看到模板參數列表是空的,其實這基本不是一個模
 *  板. 由於沒有指定任何模板參數.所以模板的顯式特化又被
 *  稱作"完整特化".
 *     Heap<const char*> 完整特化,不會招致模板的實例化;
 *     Heap<int> 特化,會招致模板的實例化;
 *     編譯器依據主模板的聲明來檢討類模板特化.
***********************************************/
template<>//留意,無任何參數,固然,它原來就不是一個模板
class Head<const char *>
{
private:
  std::vector<const char *> h_;
public:
  void push(const char *pval);
  const char * pop();
  bool empty() const //const聲明在末尾表現該函數不克不及修正類變量
  {
    return h_.empty();
  }
};
//再次提示, Head<const char *>不是一個模板
void Heap<const char*>::push(const char *pval)
{
  h_.push_back(pval);
  std::push_heap(h_.begin(),h_.end());
}

例2

/***********************************************
 *     C++沒有請求顯式特化的接口必需和主模板的接口完整
 *  婚配.如該例中,沒有界說主模板的empty函數,而且自行增長
 *  了size和capitalize兩個函數.
 *     提示:此例中不界說empty函數是弗成取的,界說模板的
 *  顯式特化和類的派生之間固然不存在任何技巧上的接洽,但
 *  是用戶仍然可以參考類的派生的長處,讓特化版本至多具有
 *  主模板的根本才能.
***********************************************/
template<>//留意,無任何參數,固然,它原來就不是一個模板
class Head<char *>
{
private:
  std::vector<char *> h_;
public:
  void push(char *pval);
  char * pop();
  //留意,此處沒有供給empty函數喲!!!
  size_t size() const;
  void capitalize();
};

2.模板部分特化
模板部分特化起首要聲明的是,C++還不支撐對函數模板的部分特化,所以此處我們只評論辯論類模板的部分特化.我們仍然起首須要一個主模板.(參考類模板顯式特化) 自我懂得:假如針對不克不及的指針界說分歧的完整特化,豈不是太費事了,有無更好的方法呢?那就是部分特化了.(例1)提醒: 部分特化它是一個模板.完整特化不是一樣模板.

例1

/***********************************************
 *  部分特化 
 *     和完整特化分歧,這裡的Heap參數類型只是被部門切實其實
 *  定為T*,而T是一個未指定的類型,這就是為何說它是部分
 *  特化的緣由;
 *     當應用一個未經任何潤飾的指針類型來實例化Heap時,
 *  部分特化將優先於主模板;
 *     當應用const char * 或 char *(參考類模板顯式特化)來
 *  實例化Heap時,此時完整特化又會優先於部分特化.
 *  Heap<std::string> h1;  主模板  T是std::string
 *  Heap<std::string *> h2;  部分特化  T是std:string
 *  Heap<int **> h3;    部分特化 T是int *
 *  Heap<char *> h4;  完整特化 T是char *
 *  Heap<const int *> h5;  部分特化 T是const int
 *  Heap<int (*)()> h6;  部分特化 T是int()
***********************************************/
template <typename T>
class Heap<T *> //留意這裡
{
private:
  std::vector<T *>h_;
public:
  void push(const T *val);
  T *pop();
  bool empty()
  {
    return h_.empty();
  }
};

template <typename T>
void Heap<T *>::push(const T *val)
{
  //......
}

例2

/***********************************************
 *     有一點很奧妙但很有效:主模板的完整特化或部分特化
 *  必需采取與主模板雷同數目和類型的實參停止實例化,但它
 *  的模板的參數其實不須要具有和主模板雷同的情勢.
***********************************************/
//界說一個模板,有三個模板參數,書寫情勢以下
template <typename R,typename A1,typename A2> 
//留意,部分特化中,模板參數也是三個,但書寫情勢可紛歧樣喽
class Heap<R (*) (A1,A2)>
{
  //......
};

Heap<char *(*) (int,int)> h7; //R是char *,A1和A2是int
//把 char *(*) (int,int) 想象成一個"指向有兩個參數的非成員函數的指針"

template <class C,typename T>
class Heap<T C::*>
{
  //......
};
Heap<std::string Name::*> h8;//T是string,C是Name

雖然為什麼須要對這些器械應用Heap只是一個猜想,先曉得有這麼一用法吧!

3.類模板成員特化

固然模板的特化和類的派生之間沒有任何干系, 但在特化模板的時刻,無妨自創一下派生的精力.也就意味著一個完整特化或部分特化平日必需從新完成主模板具有的一切才能.
例：

//主模板
template <typename T>
class Heap
{
private:
  std::vector<T> h_;
public:
  void push(const T& val);
  T pop();
  bool empty() const //const聲明在末尾表現該函數不克不及修正類變量
  {
    return h_.empty();
  }
}
//其實我們真正須要特化的是 push 和 pop兩個函數.
//比較顯式特化,它是經由過程主模板,再寫一個模板顯式特化版本類;
//而這裡只是對類模板成員停止了零丁特化.
template<>
void Heap<const char*>::push(const char *const &pval)
{
  h_.push_back(pval);
  std::push_heap(h_.begin(),h_.end(),strLess);
}

template<>
const char* Heap<const char*>::pop()
{
  std:pop_heap(h_.begin(),h_end(),strLess);
  const char* tmp = h_.back();
  h_.pop_back();
  return tmp;
}

留意,這些函數的接口必需和 "它們正在特化其成員" 的模板的響應接口相婚配.如例1, 就得和主模板的接口相婚配.而假如你是本身再界說的一個顯式/部分特化版本類,就不須要婚配分歧.(見顯式特化和部分特化)，最初指出兩點: 起首,除成員函數外,其實成員也能夠被顯式特化,如靜態成員和成員模板.其次,顯式特化是為模板或模板成員供給定制版本的一種手腕;而顯式實例化僅僅是明白地告知編譯器去實例化一個成員.