C++模板的特化與偏特化

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最近在看STL的過程中，發現自己對于模板這里的知識有所生疏，因此今日將這部分內容再做整理，以備后忘。

關于C++模板的概念這里不再贅述，默認讀者已經具備基礎知識。

模板的特化

先看一段代碼：

#include <iostream>
using namespace std;
 
template <class T>
class TClass
{
public:
     bool Equal(const T& arg, const T& arg1);
};
 
template <class T>
bool TClass<T>::Equal(const T& arg, const T& arg1)
{
     return (arg == arg1);
}
 
int main()
{
     TClass<int> obj;
     cout<<obj.Equal(2, 2)<<endl;
     cout<<obj.Equal(2, 4)<<endl;
}

類里面就包括一個Equal方法，用來比較兩個參數是否相等；上面的代碼運行沒有任何問題；但是，如果你傳入一個float和一個double類型的參數，那么得到的結果有可能不是你想要的。所以，對于float或者double類型，我們需要進行特殊處理，處理如下：

#include <iostream>
using namespace std;
 
template <class T>
class Compare
{
public:
     bool IsEqual(const T& arg, const T& arg1);
};
 
// 已經不具有template的意思了，已經明確為float了
template <>
class Compare<float>
{
public:
     bool IsEqual(const float& arg, const float& arg1);
};
 
// 已經不具有template的意思了，已經明確為double了
template <>
class Compare<double>
{
public:
     bool IsEqual(const double& arg, const double& arg1);
};
 
template <class T>
bool Compare<T>::IsEqual(const T& arg, const T& arg1)
{
     cout<<"Call Compare<T>::IsEqual"<<endl;
     return (arg == arg1);
}
 
bool Compare<float>::IsEqual(const float& arg, const float& arg1)
{
     cout<<"Call Compare<float>::IsEqual"<<endl;
     return (abs(arg - arg1) < 10e-3);
}
 
bool Compare<double>::IsEqual(const double& arg, const double& arg1)
{
     cout<<"Call Compare<double>::IsEqual"<<endl;
     return (abs(arg - arg1) < 10e-6);
}
 
int main()
{
     Compare<int> obj;
     Compare<float> obj1;
     Compare<double> obj2;
     cout<<obj.IsEqual(2, 2)<<endl;
     cout<<obj1.IsEqual(2.003, 2.002)<<endl;
     cout<<obj2.IsEqual(3.000002, 3.0000021)<<endl;
}

這樣就實現了模板的特化，對于float和double的特化版本，甚至可以做一些與非特化的不一樣的事情，這也是模板特化的初衷，使得特化的模板具有與非特化模板一同的行為。

模板偏特化

上面對模板的特化進行了總結。那模板的偏特化呢？所謂的偏特化是指提供另一份template定義式，而其本身仍為templatized；也就是說，針對template參數更進一步的條件限制所設計出來的一個特化版本。這種偏特化的應用在STL中是隨處可見的。比如：

template <class Iterator>
struct iterator_traits {
  typedef typename Iterator::iterator_category iterator_category;
  typedef typename Iterator::value_type        value_type;
  typedef typename Iterator::difference_type   difference_type;
  typedef typename Iterator::pointer           pointer;
  typedef typename Iterator::reference         reference;
};



template <class T>
struct iterator_traits<T*> {
  typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
  typedef T                          value_type;
  typedef ptrdiff_t                  difference_type;
  typedef T*                         pointer;
  typedef T&                         reference;
};

template <class T>
struct iterator_traits<const T*> {
  typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
  typedef T                          value_type;
  typedef ptrdiff_t                  difference_type;
  typedef const T*                   pointer;
  typedef const T&                   reference;
};

模板的偏特化與模板特化的區別在于，模板特化以后，實際上其本身已經不是templatized，而偏特化，仍然帶有templatized。我們來看一個實際的例子：

#include <iostream>
using namespace std;
 
// 一般化設計
template <class T1, class T2>
class TestClass
{
public:
	TestClass()
	{
		cout << "T1, T2" << endl;
	}
};

// 針對普通指針的偏特化設計
template <class T1, class T2>
class TestClass<T1*, T2*>
{
public:
	TestClass()
	{
		cout << "T1*, T2*" << endl;
	}
};

// 針對const指針的偏特化設計
template <class T1, class T2>
class TestClass<const T1*, T2*>
{
public:
	TestClass()
	{
		cout << "const T1*, T2*" << endl;
	}
};


int main()
{
    TestClass<int, char> obj;				//T1,T2
    TestClass<int *, char *> obj1;			//T1*,T2*
    TestClass<const int *, char *> obj2;	//const T1*,T2*
 
    return 0;
}

上面的代碼就實現了模板的偏特化

特化與偏特化的調用順序

對于模板、模板的特化和模板的偏特化都存在的情況下，編譯器在編譯階段進行匹配時，是如何抉擇的呢？從哲學的角度來說，應該先照顧最特殊的，然后才是次特殊的，最后才是最普通的。編譯器進行抉擇也是尊從的這個道理。從上面的例子中，我們也可以看的出來，這就就不再舉例說明。

本文標題：C++模板的特化與偏特化
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