现代C++泛型编程初识 - 类模板到模板特例化及具体应用示例

[SPeak]

文章导读

• 一、类模板与模板特化(全特化与偏特化)
• 二、类模板与其模板特化的应用
• 三、模板特化存在性问题

一、类模板与模板特化(全特化与偏特化)

从接受类型的角度
类模板：全集R
模板偏特化(部分特化)：为全集的一个子集A
模板全特化：为R中的一个"点"，或者说为R中的一个元素
匹配规则：越特化匹配优先级越高(见下面例子)

1.类模板

可以接受任意类型

// R
template<typename T>
class A {};    // 类模板是能接受任意类型，A后面不需要(不能)任何处理

2.模板偏特化(局部特化)

可以接受任意指针类型

// A
template<typename T>
class A<T *> {};    // 类模板A的偏特化版本，在A后指出特化的范围

3.模板全特化

指定接受int类型

template<>
class A<int> {}    // 类模板A的全特化版本(已经是类模板的一个实例了)，在A后直接指出明确类型int

4.例子：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

template<typename T>
class A {
public:
    A() {
	cout << "R" << endl;
    }
};

/* 注释1　－－　接受指针
template<typename T>
class A<T *> {
public:
    A() {
	cout << "A" << endl;
    }
};
*/

/* 注释2　－－　接受int
template<>
class A<int> {
public:
    A() {
	cout << "int" << endl;
    }
};
*/

int main() {
    A<string> r;    // 1
    A<char *> a;    // 2
    A<int> i;       // 3
    return 0;
}

5.测试不同情况:

当只有一个类模板(可接受任意类型R)存在时，1, ２, 3都使用类模板实例化

注释１是接受所以指针类型(R的子集A),所以称其为类模板A的偏特化(范围特化)。即把类模版A所能接受的指针类型单独处理(实例化)。当取消注释１时：char * 将由这个模板类A的偏特化版本(范围特化，局部特化)处理。

注释２只接受int类型的参数(可以看出是全局R中的一个元素)。当你用int实例化A时，将会由这个全特化版本来实现(而不会使用可以接受任意类型的版本(泛化版))。

二、类模板与其模板特化的应用

用模板的偏特化　实现一个　能移除任意类型const属性的模板类：remove_const
主要功能和用法：
功能：
给remove_const一个类型后
－－１．(情况１)如果这个类型没有const属性则获得这个类型本身。
－－２．(情况２)如果这个类型有const属性则移除它。
用法：
remove_const<Type>::type
使用场景：
当拿到一个未知变量时，想获得这个变量(或对象)的非const的类型

1.实现情况１

似乎没做什么事，aa是int符合情况１。但情况２不符合，bb没有变成int。

#include <iostream>
#include <type_traits>

template<typename T>
struct remove_const {
    using type = T;
};


int main() {
    int a = 1;
    const int b = 2;
    remove_const<decltype(a)>::type aa = 3;
    remove_const<decltype(b)>::type bb = 4;
    std::cout << std::is_same<decltype(aa), int>::value << std::endl;
    std::cout << std::is_same<decltype(bb), int>::value << std::endl;
    return 0;
}

运行结果:

2.实现情况2

从上面的实现可以看出，当传给模板的参数是带const类型时它还会返回带const属性的类型。同时从remove_const的定义也可以看出他是个　复读机　你给他什么类型他就给你什么类型。

这时候可以使用上面介绍的偏特化的性质，来把带有带const的类型这个子集从全集中分离出来　特殊处理。如下：

#include <iostream>
#include <type_traits>

template<typename T>
struct remove_const {
    using type = T;
};

template<typename T>
struct remove_const<const T> {
    using type = T;
};

int main() {
    int a = 1;
    const int b = 2;
    remove_const<decltype(a)>::type aa = 3;
    remove_const<decltype(b)>::type bb = 4;
    std::cout << std::is_same<decltype(aa), int>::value << std::endl;
    std::cout << std::is_same<decltype(bb), int>::value << std::endl;
    return 0;
}

运行结果:

给带const的类型，写了一个特化版本。所以当remove_const接受一个带const的类型时，就会通过这个偏特化版本实例化，由于这个偏特化版本把const从类型中分离出来了，则这里的T就是没有const的类型，从而实现去除类型const的功能。

三、模板特化存在性问题

一个类模板的特化，是对某一个类模板的子集做特化处理的。而它不能"独立存在"。既只有存在一个类模板X, 才能存在对它特化的版本。

template<typename T>
class A<T *> {};

int main() { return 0; }