• C++类模板的三种特化


    说起C++的模板及模板特化, 相信很多人都很熟悉 ,但是说到模板特化的几种类型,相信了解的人就不是很多。我这里归纳了针对一个模板参数的类模板特化的几种类型, 一是特化为绝对类型; 二是特化为引用,指针类型;三是特化为另外一个类模板。
     这里用一个简单的例子来说明这三种情况:

    // general version
    template<class T>
    class Compare
    {
    public:
        
    static bool IsEqual(const T& lh, const T& rh)
        {
            
    return lh == rh;
        }
    };

    这是一个用于比较的类模板,里面可以有多种用于比较的函数, 以IsEqual为例。
     
    一、特化为绝对类型
    也就是说直接为某个特定类型做特化,这是我们最常见的一种特化方式, 如特化为float, double等

    // specialize for float
    template<>
    class Compare<float>
    {
    public:
        
    static bool IsEqual(const float& lh, const float& rh)
        {
            
    return abs(lh - rh) < 10e-3;
        }
    };

    // specialize for double
    template<>
    class Compare<double>
    {
    public:
        
    static bool IsEqual(const double& lh, const double& rh)
        {
            
    return abs(lh - rh) < 10e-6;
        }
    };


     
    二、特化为引用,指针类型
    这种特化我最初是在stl源码的的iterator_traits特化中发现的, 如下:

    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;
    };

    // specialize for _Tp*
    template <class _Tp>
    struct iterator_traits<_Tp*> {
      typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
      typedef _Tp                         value_type;
      typedef ptrdiff_t                   difference_type;
      typedef _Tp
    *                        pointer;
      typedef _Tp
    &                        reference;
    };

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

     当然,除了T*, 我们也可以将T特化为 const T*, T&, const T&等,以下还是以T*为例:

    // specialize for T*
    template<class T>
    class Compare<T*>
    {
    public:
        
    static bool IsEqual(const T* lh, const T* rh)
        {
            
    return Compare<T>::IsEqual(*lh, *rh);
        }
    };

    这种特化其实是就不是一种绝对的特化, 它只是对类型做了某些限定,但仍然保留了其一定的模板性,这种特化给我们提供了极大的方便, 如这里, 我们就不需要对int*, float*, double*等等类型分别做特化了。

    三、特化为另外一个类模板

    这其实是第二种方式的扩展,其实也是对类型做了某种限定,而不是绝对化为某个具体类型,如下:

    // specialize for vector<T>
    template<class T>
    class Compare<vector<T> >
    {
    public:
        
    static bool IsEqual(const vector<T>& lh, const vector<T>& rh)
        {
            
    if(lh.size() != rh.size()) return false;
            
    else
            {
                
    for(int i = 0; i < lh.size(); ++i)
                {
                    
    if(lh[i] != rh[i]) return false;
                }
            }
            
    return true;
        }
    };


    这就把IsEqual的参数限定为一种vector类型, 但具体是vector<int>还是vector<float>, 我们可以不关心, 因为对于这两种类型,我们的处理方式是一样的,我们可以把这种方式称为“半特化”。

    当然, 我们可以将其“半特化”为任何我们自定义的模板类类型:

    // specialize for any template class type
    template <class T1> 
    struct SpecializedType
    {
        T1 x1;
        T1 x2;
    };
    template 
    <class T>
    class Compare<SpecializedType<T> >
    {
    public:
        
    static bool IsEqual(const SpecializedType<T>& lh, const SpecializedType<T>& rh)
        {
            
    return Compare<T>::IsEqual(lh.x1 + lh.x2, rh.x1 + rh.x2);
        }
    };


     这就是三种类型的模板特化, 我们可以这么使用这个Compare类:

       // int
        int i1 = 10;
        
    int i2 = 10;
        
    bool r1 = Compare<int>::IsEqual(i1, i2);

        
    // float
        float f1 = 10;
        
    float f2 = 10;
        
    bool r2 = Compare<float>::IsEqual(f1, f2);

        
    // double
        double d1 = 10;
        
    double d2 = 10;
        
    bool r3 = Compare<double>::IsEqual(d1, d2);

        
    // pointer
        int* p1 = &i1;
        
    int* p2 = &i2;
        
    bool r4 = Compare<int*>::IsEqual(p1, p2);

        
    // vector<T>
        vector<int> v1;
        v1.push_back(
    1);
        v1.push_back(
    2);

        vector
    <int> v2;
        v2.push_back(
    1);
        v2.push_back(
    2);
        
    bool r5 = Compare<vector<int> >::IsEqual(v1, v2);

        
    // custom template class 
        SpecializedType<float> s1 = {10.1f,10.2f};
        SpecializedType
    <float> s2 = {10.3f,10.0f};
        
    bool r6 = Compare<SpecializedType<float> >::IsEqual(s1, s2);

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