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C++ 高級主題之模板特化

C++ 高級主題之模板特化
我們很難寫出所有可能被實例化的類型都合適的模板。某些情況下，通用模板定義對于某個類型可能是完全錯誤的，所以我們需要能夠實現處理某些特殊情況，特化的概念變是如此。
compare函數和Queue類是這個問題的很好例子。因為與C風格字符串一起使用時，他們都不能正確工作。
template <typename T>
int compare(const T &v1,const T &v2)
{
    if(v1 < v2) return -1;
    if(v2 < v1) return 1;
    return 0;
}
如果用兩個const char* 實參調用這個模板定義，函數將比較指針的值。也就是比較兩個指針在內存中的相對位置，卻并沒有說明與指針所指數組的內容有關的任何事情。
為了能夠將compare函數用于字符串，必須提供一個知道怎樣比較C風格字符串的特殊定義。這些就被稱作是特化的，它對模板的用戶而言是透明的。

1. 函數模板的特化
特化形式：
- 關鍵字template后面接一對空的尖括號<>;
- 再接模板名和一對尖括號<>，尖括號中指定這個特化定義的模板參數：
- 函數形參表
- 函數體
template<>
int compare<const char*> (const char* const &v1,const char* const &v2)
{
    return strcmp(v1,v2);
}
特化的聲明必須與對應的模板相匹配。類型形參固定為const char*。
因此，函數形參是const char* 的const引用。當調用compare函數的時候，
傳給它兩個字符指針，編譯器將調用特化版本。而不調用上面的泛型版本。
const  char *cp1 = "world", *cp2 = "hi";
int i1, i2;
compare(cp1, cp2); //調用特化函數模板
compare(i1, i2);  //調用泛型函數模板
注意：
* 函數模板特化時template<>不能省略，如果缺少結果是聲明該函數的重載。
* 必須包含函數形參列表。如果可以從形參列表推斷模板實參，則不必顯示指定模板實參。
* 如果程序由多個文件構成，模板特化的聲明必須在使用該特化的每個文件中出現。

2.類模板的特化
當使用C風格字符串時，Queue類具有 compare函數相似的問題。問題就處在push函數中，該函數復制給定的值以創建Queue中的新元素。默認情況下，復制C風格字符串只會復制指針，不會復制字符。而顯然復制指針將出現一系列的嚴重問題。為了解決復制C風格字符串的問題，需要為const char*定義整個類的特化版本:
template<>
class Queue<const char*>
{
public:
    void push(const char*);
    void pop() {real_queue.pop();}
    bool empty() const {return real_queue.front();}
    //返回類型與模板參數類型不同
    std::string front() {return real_queue.front();}
    const std::string &front() const {return real_queue.front();}
private :
    Queue<std::string> real_queue;
};

給Queue一個新的數據元素,string對象的Queue。在類的外部定義一個成員:
void Queue<const char*>::push (const char* val)
{
    return real_queue.push(val);
}
這個函數通過調用read_queue的push函數把val指向的數組復制到未命名的string 對象中。當需要出隊列的時候調用相應real_queue.pop()函數即返回了這個string，從而解決了不用復制指針的問題。

3.特化成員而不特化類在上例的實現中，我們可以換一種方法，即不需要特化類，而只需要特化類的成員函數push、pop。根據函數模板特化的要求：
template <>
void Queue<const char*>::push(const char *const &val)
{
    char * new_item = new char[strlen(val)+1];
    strncpy(new_item, val, strlen(val)+1);
    QueueItem<const char*> *pt = new QueueItem<const char*>(new_item);

    if(empty())
        head = tail = pt;  //隊列中沒有元素
    eles{
        tail->next = pt; //添加新元素到列尾
        tail = pt;
    }
}
template<>
void Queue<const char*>::pop()
{
    QueueItem<const char*> *p = head;
    delete head->item;  //刪除隊首元素
    head = head->next;  //指向當前隊首元素
    delete p;            //刪除零時指針
}

4.類模板的部分特化
    如果類模板有一個以上的模板形參，我們很有可能只要特化某些模板形參
    而不是全部形參。這時我們就需要使用類的部分特化。
//定義模板類
template <class T1, class T2>
class some_template{
    //

};

//定義模板類的部分特化：T2類型固定，部分特化T1類型
template<class T1>
class some_template<T1, int>{
//

};
//使用類模板的部分特化
some_template<int, string> foo; //使用模板類
some_template<string,int> bar; //使用模板類的部分特化
通過使用模板特化能解決一些在通?；蛘咄ㄓ们闆r下無法解決的特殊問題。在掌握了基本的語法規范和實現方法后便可以加以應用。

posted on 2013-06-26 11:36 天下閱讀(1059) 評論(0) 編輯收藏引用所屬分類: C/C++ 、C++模板

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