C++中的模板类&模板函数

2023-08-09 10:42:45 作者：TiRan_Yang

这篇文章主要介绍了C++中的模板类&模板函数用法,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教

C++模板类&模板函数

模板类

模板类的定义使用 template<typename T> 或 template<class T> ，将具有相同功能的代码合并，增加代码的简洁性和易读性。

例如在计算凸包的例子中，传入点的类型可以是自定义的 Point ，也可以是 pcl::point 之类。

例如在头文件中的定义如下：

template<typename T>
class POLYGON
{
public:
    POLYGON();
public:
    void convhull(std::vector<T> &input, std::vector<T> &result);
};

模板函数

如模板类中的 convhull 函数就是模板函数，模板函数的输入为各种类型的点，将计算后的凸包存在 result 中。 convhull 的模板参数只有T，也可以为该函数增加其它的模板参数。

例如，增加参数 T1 ：

template<typename T>
class POLYGON
{
public:
    POLYGON();
	template<typename T1> void test(T1 a);
public:
    void convhull(std::vector<T> &input, std::vector<T> &result);
};

以上为模板类和模板函数是如何定义的，接下来将介绍它们是如何初始化的。模板函数有隐式实例化和显示实例化，但模板类只有显式实例化。

1、隐式实例化

在模板函数的初始化在类的内部，即函数的实现在类的内部，例如实现 pointFromVeh2grd ，在调用隐式实例化的模板函数时，系统会自动适配模板参数T。

template<typename T>
class POLYGON
{
public:
    POLYGON();
    T pointFromVeh2grd(const T &ptVeh, const double &vehX, const double &vehY, const float &vehYaw){
        return ptGrd;
    }
	template<typename T1> void test(T1 a);
public:
    void convhull(std::vector<T> &input, std::vector<T> &result);
};

2、显示初始化

模板函数的初始化在类的外部，模板类实例化 AXIS_CONVERT<int> ，这说明 AXIS_CONVERT 类只接受int类型的输入，如果输入类型，编译器会报错。

模板函数实例化 template void AXIS_CONVERT::test<double>(double); 同样 test 函数只接受 double 类型的输入。

//在源文件中进行显式初始化及实现
//显式初始化
template class AXIS_CONVERT<int>;
template void AXIS_CONVERT::test<double>(double);
//函数功能实现
template<typename T> template<typename T1>
void AXIS_CONVERT<T>::test(T a)
{
    std::cout<<a<<std::endl;
}

C++函数模板特化，类模板特化

模版与特化的概念

1. 函数模版与类模版

C++中模板分为函数模板和类模板

函数模板：是一种抽象函数定义，它代表一类同构函数。
类模板：是一种更高层次的抽象的类定义。

2. 特化的概念

所谓特化，就是将泛型的东西搞得具体化一些，从字面上来解释，就是为已有的模板参数进行一些使其特殊化的指定，使得以前不受任何约束的模板参数，或受到特定的修饰（例如const或者摇身一变成为了指针之类的东东，甚至是经过别的模板类包装之后的模板类型）或完全被指定了下来。

模板特化的分类

针对特化的对象不同，分为两类：函数模板的特化和类模板的特化

1. 函数模板的特化

当函数模板需要对某些类型进行特化处理，称为函数模板的特化。

2. 类模板的特化

当类模板内需要对某些类型进行特别处理时，使用类模板的特化。

3. 特化整体上分为全特化和偏特化

（1）全特化

就是模板中模板参数全被指定为确定的类型。

全特化也就是定义了一个全新的类型，全特化的类中的函数可以与模板类不一样。

（2）偏特化

就是模板中的模板参数没有被全部确定，需要编译器在编译时进行确定。

全特化的标志就是产生出完全确定的东西，而不是还需要在编译期间去搜寻适合的特化实现，貌似在我的这种理解下，全特化的东西不论是类还是函数都有这样的特点

（3）两者的差别

模板函数只能全特化，没有偏特化（以后可能有）。

模板类是可以全特化和偏特化的。

全特化的标志：template <>然后是完全和模板类型没有一点关系的类实现或者函数定义

偏特化的标志：template

函数模版特化：目前的标准中，模板函数只能全特化，没有偏特化

至于为什么函数不能偏特化，似乎不是因为语言实现不了，而是因为偏特化的功能可以通过函数的重载完成。

示例代码

1. 函数模板的特化

#include <iostream>
#include <cstring>
//	函数模板
template <class T>
int compare(const T left, const T right)
{
    std::cout <<"in template<class T>..." <<std::endl;
    return (left - right);
}
//  一个特化的函数模版
template < >
int compare<const char*>(const char* left, const char* right)
{
    std::cout <<"in special template< >..." <<std::endl;
    return strcmp(left, right);
}
//  这个其实本质是函数重载
int compare(char* left, char* right)
{
    std::cout <<"in overload function..." <<std::endl;
    return strcmp(left, right);
}
int main( )
{
    compare(1, 4);
    const char *left = "abcdef";
    const char *right = "wild_wolf";
    compare(left, right);
    return 0;
}

2. 类模板的特化

与函数模板类似，当类模板内需要对某些类型进行特别处理时，使用类模板的特化。

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cmath>
#include"tt.h"
// general version
template<class T>
class Compare
{
public:
    static bool IsEqual(const T& lh, const T& rh)
    {
        std::cout << "in the general class..." << std::endl;
        return lh == rh;
    }
};
// specialize for float
template<>
class Compare<float>
{
public:
    static bool IsEqual(const float& lh, const float& rh)
    {
        std::cout << "in the float special class..." << std::endl;
        return std::abs(lh - rh) < 10e-3;
    }
};
// specialize for double
template<>
class Compare<double>
{
public:
    static bool IsEqual(const double& lh, const double& rh)
    {
        std::cout << "in the double special class..." << std::endl;
        return std::abs(lh - rh) < 10e-6;
    }
};
int main(void)
{
    Compare<int> comp1;
    std::cout << comp1.IsEqual(3, 4) << std::endl;
    std::cout << comp1.IsEqual(3, 3) << std::endl;
    Compare<float> comp2;
    std::cout << comp2.IsEqual(3.14, 4.14) << std::endl;
    std::cout << comp2.IsEqual(3, 3) << std::endl;
    Compare<double> comp3;
    std::cout << comp3.IsEqual(3.14159, 4.14159) << std::endl;
    std::cout << comp3.IsEqual(3.14159, 3.14159) << std::endl;
    std::cout << hh<string>()("11") << std::endl;
    system("pause");
    return 0;
}

其中tt.h如下：

#include<string>
using std::string;
template<typename key>
class hh
{
public:
	size_t operator()(const key& k) const {
		size_t hashVal = 0;
		key tmp = k;
		while (tmp > 0) {
			hashVal = 37 * hashVal + tmp % 10;
			tmp /= 10;
		}
		return hashVal;
	}
};
template<>
class hh<string>
{
public:
	 size_t operator()(const string& key) {
		size_t hashVal = 0;
		std::cout << key << std::endl;
		for (char ch : key) {
			std::cout << "hasVal: " << hashVal << std::endl;
			hashVal = 37 * hashVal + ch;
		}
		return hashVal;
	}
};

总结

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。