C++模版 - 偏特化与全特化

模版

定义

模板就是实现代码重用机制的一种工具，它可以实现类型参数化，即把类型定义为参数，从而实现了真正的代码可重用性。 模版可以分为两类，一个是函数模版，另外一个是类模版。

C++的模板机制被证明是图灵完备的，即可以通过模板元编程（template meta programming）的方式在编译期做任何计算。

实例化

模板定义本身不参与编译，而是编译器根据模板的用户使用模板时提供的类型参数生成代码，再进行编译。 用户提供不同的类型参数，就会实例化出不同的代码。

类模版

类模板描述了一组相关的类或数据类型，它们只能通过类型来区分：整数值、指向（或引用）具有全局链接的变量的指针、其他的组合。 类模板尤其适用于描述通用但类型安全的数据结构。

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template <类型形式参数>
class 类名
{
    //类声明体;
};

template <类型形式参数>
返回类型 类名 <类型> :: 成员函数名(形式参数)
{
    //成员函数定义体;
}

全特化

所谓模板全特化限定死模板实现的具体类型；

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template <>
class A<int, double>{
    int data1;
    double data2;
};

偏特化

偏特化是指提供另一份template定义式，而其本身仍为templatized，这是针对于template参数更进一步的条件限制所设计出来的一个特化版本。 也就是如果这个模板有多个类型，那么只限定其中的一部分;

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template <class T2>
class A<int, T2>{
    ...
};

函数模版

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template <类型形式参数>      //类型形式参数即此格式：<typename  形式参数>  或 <class 形式参数>
返回类型  函数名 （形式参数）
{
 //函数定义体;
}

全特化

函数模板全特化和类模板全特化本质是一样的，是对模板参数的特殊化处理。

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template <>
int max(const int lhs, const int rhs){   
    return lhs > rhs ? lhs : rhs;
}

特化的歧义

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template <class T>
void f(){ T d; }

template <>
void f(){ int d; }

此时编译器不知道f()是从f\()特化来的，编译时会有错误：

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error: no function template matches function template specialization 'f'

这时我们便需要显式指定”模板实参”：

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template <class T>
void f(){ T d; }

template <>
void f<int>(){ int d; }

偏特化

函数模版没有偏特化。

例如下面代码会编译出错：

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template <class T1, class T2>
void f(){}

template <class T2>
void f<int, T2>(){}

但函数允许重载，声明另一个函数模板即可替代偏特化的需要：

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template <class T2>
void f(){}              // 注意：这里没有"模板实参"

多数情况下函数模板重载就可以完成函数偏特化的需要，一个例外便是std命名空间。 std是一个特殊的命名空间，用户可以特化其中的模板，但不允许添加模板（其实任何内容都是禁止添加的）。 因此在std中添加重载函数是不允许的，在Effective C++: Item 25中给出了一个更详细的案例。

总结

  1. 函数模板只有全特化，没有偏特化；
  2. 模板、模板的特化和模板的偏特化都存在的情况下，编译器在编译阶段进行匹配，优先特殊的；
  3. 模板函数不能是虚函数；因为每个包含虚函数的类具有一个virtual table,包含该类的所有虚函数的地址，因此vtable的大小是确定的。模板只有被使用时才会被实例化，将其声明为虚函数会使vtable的大小不确定。所以，成员函数模板不能为虚函数。

本文作者：jujimeizuo
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