本节就是C++初阶的最后一节了，后面我们就会进入进阶的学习了

文章目录

• 一、非类型模板参数
• 二、模板的特化
• • 1、概念
  • 2、函数模板特化
  • 3、类模板特化
  • • 全特化
    • 半特化/偏特化
• 三、模板的分离编译
• • 1、什么是分离编译
  • 2、举例分析
  • 3、解决方法
• 四、模板总结

一、非类型模板参数

模板参数分为类类型形参与非类型形参
类型形参：出现在模板参数列表中，跟在class或者typename之类的参数类型名称
非类型形参：就是用一个常量作为类(函数)模板的一个参数，在类(函数)模板中可将该参数当成常量来使用

我们以前学习的

template

这种就是类型模板次数，里面的T是传的类型

而非类型模板参数就是传的常量！

template

这种常量传参的，在模板可以把参数当成常量使用

举例：生成一个静态数组

template//这里采用非类型模板参数（函数模板），满足不同场景创建对象的需求
class Test
{
};
int main()
{array a1;//这里a1要为10array a2;//这里a2要为100cout << a1.size()<< " " << a2.size() << endl;return 0;
}

注意：

1、 浮点数、类对象以及字符串是不允许作为非类型模板参数的.

2、非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果。

上面就是采用非类型模板参数生成一个静态数组

那么，对于C语言中的int arr[10];我们的array有哪一些好处呢？
C语言：

int arr[10];
cout << arr[11] <<  endl;//越界读
cout<< arr[12] << endl;
arr[15] = 0;//越界写

C++：

array a1;
array a2;
cout << a1[11] << endl;

所以，我们这里的非类型模板参数的静态数组对比于之前的静态数组，优势就是：

能够直接检查出越界操作。因为array里面使用了operator【】，这个函数接口会帮我们检查，如果范围=n就assert报错或者抛异常

二、模板的特化

1、概念

通常情况下，使用模板可以实现一些与类型无关的代码，但对于一些特殊类型的可能会得到一些错误的结 果，需要特殊处理

比如：实现了一个专门用来进行小于比较的函数模板
原代码：

class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1): _year(year), _month(month), _day(day){}bool operator<(const Date& d)const{return (_year < d._year) ||(_year == d._year && _month < d._month) ||(_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);}bool operator>(const Date& d)const{return (_year > d._year) ||(_year == d._year && _month > d._month) ||(_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day);}friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d){_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;return _cout;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
// 函数模板 -- 参数匹配
template
bool Less(T left, T right)
{return left < right;
}
int main()
{cout << Less(1, 2) << endl; // 可以比较，结果正确Date d1(2022, 7, 7);Date d2(2022, 7, 8);cout << Less(d1, d2) << endl; // 可以比较，结果正确Date* p1 = &d1;Date* p2 = &d2;cout << Less(p1, p2) << endl; // 可以比较，结果错误return 0;
}

可以看到，Less绝对多数情况下都可以正常比较，但是在特殊场景下就得到错误的结果。上述示例中，p1指
向的d1显然小于p2指向的d2对象，但是Less内部并没有比较p1和p2指向的对象内容，而比较的是p1和p2指
针的地址，这就无法达到预期而错误。
此时，就需要对模板进行特化。即：在原模板类的基础上，针对特殊类型所进行特殊化的实现方式。
模板特化中分为函数模板特化 与类模板特化

2、函数模板特化

函数模板的特化步骤：

1. 必须要先有一个基础的函数模板
2. 关键字template后面接一对空的尖括号<>
3. 函数名后跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型
4. 函数形参表: 必须要和模板函数的基础参数类型完全相同，如果不同编译器可能会报一些奇怪的错误。

那我们来试一下函数模板的特化：

template<>
bool Less(Date* left, Date* right)//针对Date*类型的特殊化处理
{return *left < *right;
}

注意：一般情况下如果函数模板遇到不能处理或者处理有误的类型，为了实现简单通常都是将该函数直接给出。

我们继续变一下：

template
bool Less(T left, T right)
{return left < right;
}
bool Less(Date* left, Date* right)//这样写也是可以的，这里与上面构成函数重载//对于函数模板这样写可以，但是对于类模板这样写不行！
{return *left < *right;
}
//template<>
//bool Less(Date* left, Date* right)
//{
//	return *left < *right;
//}

可以看到，函数模板因为函数重载的原因，可以直接写成函数
该种实现简单明了，代码的可读性高，容易书写，因为对于一些参数类型复杂的函数模板，特化时特别给
出，因此函数模板不建议特化

3、类模板特化

全特化

全特化即是将模板参数列表中所有的参数都确定化

template
class Data
{
public:Data() { cout << "Data" << endl; }
private:T1 _d1;T2 _d2;
};
template<>
class Data//针对double类型进行类模板特化
{
public:Data() { cout << "Data" << endl; }
private:double _d1;double _d2;
};
int main()
{Data a;Data b;return 0;
}

//全特化
template
class Data
{
public:Data() { cout << "Data" << endl; }
private:T1 _d1;T2 _d2;
};
template<>
class Data//针对double类型进行类模板特化
{
public:Data() { cout << "Data" << endl; }
private:double _d1;double _d2;
};template<>
class Data
{
public:Data() { cout << "Data" << endl; }
private:int _d1;char _d2;
};
int main()
{Data a;Data b;Data c;return 0;
}

半特化/偏特化

偏特化：任何针对模版参数进一步进行条件限制设计的特化版本

偏特化有以下两种表现方式：
部分特化：将模板参数类表中的一部分参数特化

//全特化
template
class Data
{
public:Data() { cout << "Data" << endl; }
private:T1 _d1;T2 _d2;
};
template<>
class Data//针对double类型进行类模板特化
{
public:Data() { cout << "Data
class Data
{
public:Data() { cout << "Data" << endl; }
private:int _d1;char _d2;
};template
class Data//偏特化/半特化
{
public:Data() { cout << "Data" << endl; }
private:int _d1;char _d2;
};
int main()
{Data a;Data b;Data c;Data d;return 0;
}

参数更进一步的限制：偏特化并不仅仅是指特化部分参数，而是针对模板参数更进一步的条件限制所设计出来的一个特化版本

//全特化
template
class Data
{
public:Data() { cout << "Data" << endl; }
private:T1 _d1;T2 _d2;
};
template<>
class Data//针对double类型进行类模板特化
{
public:Data() { cout << "Data
class Data
{
public:Data() { cout << "Data" << endl; }
private:int _d1;char _d2;
};template
class Data//偏特化/半特化
{
public:Data() { cout << "Data" << endl; }
private:int _d1;char _d2;
};
template
class Data//参数类型的进一步限制
{
public:Data() { cout << "Data" << endl; }
private:int _d1;char _d2;
};
int main()
{Data a;Data b;Data c;Data d;Data e;Data f;Data g;Data h;return 0;
}

三、模板的分离编译

这个我们前面讲过，但是这里还是重新讲一下，对前面进行查缺补漏

1、什么是分离编译

一个程序（项目）由若干个源文件共同实现，而每个源文件单独编译生成目标文件，最后将所有目标文件链
接起来形成单一的可执行文件的过程称为分离编译模式

2、举例分析

样例：
a.h:

template
T Add(const T& left, const T& right);

a.cpp:

template
T Add(const T& left, const T& right)
{return left + right;
}

main.cpp:

#include"a.h"
int main()
{Add(1, 2);Add(1.0, 2.0);return 0;
}

函数的声明放到.h里面，函数的定义放到.cpp里面
模板在链接之前不会相互交互，所以分离编译会导致使用的main.c里面没有实例化，最终导致链接不上

分析：

3、解决方法

1. 将声明和定义放到一个文件 “xxx.hpp” 里面或者xxx.h其实也是可以的。推荐使用这种。
2. 模板定义的位置显式实例化。这种方法不实用，不推荐使用，能不使用就不使用。
   分离编译拓展

四、模板总结

优点：

1. 模板复用了代码，节省资源，更快的迭代开发，C++的标准模板库(STL)因此而产生
2. 增强了代码的灵活性

缺陷：

1. 模板会导致代码膨胀问题，也会导致编译时间变长
2. 出现模板编译错误时，错误信息非常凌乱，不易定位错误

到这里C++的初阶就结束了，接下来就要进入进阶了