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C++类模板的三种特化  

2011-10-09 08:29:26|  分类: C + 算法 |  标签: |举报 |字号 订阅

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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);
注:感谢longshanks对于本文中"类模板"与"模板类"概念的澄清,已更正 (2007-7-16)
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