重学C++ (十二) 模板特化和偏特化

一、模板的定义

1.类模板

template 
class compare
{
public:
    bool IsEqual(T t1, T t2)
    {
        return t1 == t2;
    }
};

int main()
{
    char str1[] = "Hello";
    char str2[] = "Hello";
    compare c1;
    compare c2;   
    cout << c1.IsEqual(1, 1) << endl;        //比较两个int类型的参数
    cout << c2.IsEqual(str1, str2) << endl;   //比较两个char *类型的参数
    return 0;
}

2.函数模板

bool IsEqual(T t1, T t2)
{
    return t1 == t2;
}

int main()
{
    char str1[] = "Hello";
    char str2[] = "Hello";
    cout << IsEqual(1, 1) << endl;
    cout << IsEqual(str1, str2) << endl;
    return 0;
}

二、模板特化

上述代码中，比较字符串是否相等，由于传入的参数是char *类型的，IsEqual函数模板只是简单的比较传入参数的值，即两个指针是否相等，因此结果为false。显然，这与我们的初衷不符。因此，上述模板需要对char *类型进行特别处理，即特化。

1.类模板特化

template <> //告诉编译器这是一个特化的模板
class compare //特化(char*)
{
public:
    bool IsEqual(char* t1, char* t2)
    {
        return strcmp(t1, t2) == 0;         //使用strcmp比较字符串
    }
};

注意，如果是在类特化外部定义成员时，成员之前不能加template<>标记。

另外，我们可以只特化成员而不特化类，比如vector中，我们可以只特化push_back操作：

template<>
void vector::push_back(const char *const &val)
{
    //...
}

类类型vector

2.函数模板特化

template <> 
bool IsEqual(char* t1, char* t2) //函数模板特化
{
    return strcmp(t1, t2) == 0;
}

三、模板偏特化

1.类模板的偏特化

当有多个模板形参时，我们可以只特化一部分形参而不是全部。

c++标准库中的类vector的定义就是一个例子：

template 
class vector { // … // };

template 
class vector { //…//};

上述例子中，一个参数被绑定到bool类型，而另一个参数仍未绑定需要由用户指定。

2.函数模板的“偏特化”

严格来说，函数模板并不支持偏特化，但由于可以对函数进行重载，所以可以达到类似于类模板偏特化的效果。

template  void f(T);  (a)

根据重载规则，对（a）进行重载

template < class T> void f(T*);  (b)

如果将（a）称为基模板，那么（b）称为对基模板（a）的重载，而非对（a）的偏特化。

四、模板特化时的匹配

1.类模板的匹配

最优化的优于次特化的，即模板参数最精确匹配的具有最高的优先权

例子：

template  class vector{//…//}; // (a)  普通型
template  class vector{//…//};  // (b) 对指针类型特化
template <>   class vector {//…//};  // (c) 对void*进行特化

每个类型都可以用作普通型（a）的参数，但只有指针类型才能用作（b）的参数，而只有void*才能作为(c)的参数

2.函数模板的匹配

非模板函数具有最高的优先权。如果不存在匹配的非模板函数的话，那么最匹配的和最特化的函数具有高优先权

例子：

template  void f(T);  // (d)
template  void f(int, T, double); // (e)
template  void f(T*);  // (f)
template <> void f (int) ; // (g)
void f(double);  // (h)
bool b;
int i;
double d;
f(b); // 以 T = bool 调用 （d）
f(i,42,d) // 以 T = int 调用（e）
f(&i) ; // 以 T = int* 调用（f）
f(d);  //  调用（g）