C++模板特化和偏特化

1、模板特化的引入

        使用模板时会遇到一些特殊的类型需要特殊处理，不能（或不希望）直接使用当前的模板版本时，所以此时我们就需要对该类型定义一个类或函数的特例化版本。

例：当使用一个判断相等的模板函数时

template<class T>
bool Isequal(T& p1, T& p2){
	return p1 == p2;
}

       但是该模板函数在对于字符串进行比较时就不能使用了，对于字符串我们不能直接比较，因此直接特化出一个专门供字符串使用的模板参数：

template<> 								// 此处不添加类型模板，直接使用空即可
bool Isequal<char*>(char*& p1, char*& p2){	// 在类名后使用尖括号注明特化类型
	return strcmp(p1, p2) == 0;
}

【注意】

（1）模板及其特例化版本应该声明在同一个头文件中。所有同名模板的声明应该放在前面，然后是这些模板的特例化版本。

（2）使用特换模板函数时格式有要求：

• template 后直接跟<> 里面不用写类型；
• 函数名<特化类型>（特化类型 参数1， 特化类型 参数2 , …） 在函数名后跟<>其中写要特化的类型。

（3）特化的函数的函数名，参数列表要和原基础的模板函数相同，避免不必要的错误。

（4）特例化版本本质上是一个实例，而非函数名的一个重载版本。

（5）当一个非模板函数提供与函数模板同样好的匹配时，编译器会选择非模板版本。

（6）如果丢失了一个特例化版本声明，编译器通常用原模板生成代码。由于在丢失特化版本时编译器通常会实例化原模板，很容易产生模板及其特例化版本声明顺序导致错误，而这种错误又很难查找。

 

2、特化类型

        模板特化分为全特化和偏特化（对模板的类型做一些限制），其中全特化适用于函数模板和类模板，偏特化只适用于类模板。

        对主版本模板类、全特化类、偏特化类的调用优先级从高到低进行排序是：全特化类>偏特化类>主版本模板类。这样的优先级顺序对性能也是最好的。

（1）全特化

        全特化： 将所有的模板类型都进行特化。

例：

// 普通模板
template <class T1, class T2>
class Test{
}

// 全特化模板
template <>  			// 此处同函数模板的特化一样不用写内容
class Test<int , char>{	// 类名后尖括号中指出特化类型
    
}

（2）偏特化

        偏特化分为两种：一种是部分特化，另一种是对模板类型的进一步限制。

例：部分特化

// 普通类模板
template <class T1, class T2>
class Test2{
}

// 部分特化类模板
template <class T1>  	// 此处只需写未进行特化的模板类型，特化过的就不用写
class Test2<T1 , char>{	// 类名后的尖括号中包含普通模板参数和特化模板参数
    
}

 

例：对模板类型的范围的限制，主要的基础类型不变

// 普通模板
template <class T1, class T2>
class Test2{
}

// 对模板类型的范围做出一定的限制
template <class T1 , class T2 >  	// 此处只需写未进行特化的模板类型
class Test2<T1* , T2*>{			// 限制模板参数为指针类型
}

例：

// 原始的、最通用的版本
template <class T> struct remove_reference{
typedef  T type; 
};

// 部分特化版本，用于左值引用和右值引用
template <class T> struct remove_reference<T &>{	// 左值引用
	typedef  T type; 
};
template <class T> struct remove_reference<T &&>{	// 右值引用
	typedef  T type; 
};

// 模板的调用
int i;
// decltype(42)为int，使用原始模板
remove_reference<decltype(42)>::type a;
// decltype(i)为int&，使用第一个（T&）部分特化版本
remove_reference<decltype(i)>::type b;
// decltype(std::move(i)为int&&，使用第二个（T &&）部分特化版本
remove_reference<decltype(std::move(i))>::type c;

 

3、特化类中部分成员而非整类

        我们可以只特化类中特定成员函数而非特化整个模板。

例：只特化Foo中的Bar

template <typename T> struct Foo{
Foo(const T &t = T()):met() {}
void Bar() {}
T met;
};

template<>
void Foo<int>::Bar(){}

// 调用
Foo<string> fs;		// 实例化Foo<string>::Foo()
fs.Bar();			// 实例化Foo<string>::Bar()
Foo<int> fi;		// 实例化Foo<int>::Foo()
fi.Bar();			// // 实例化Foo<int>::Foo()