C++类模板的三种特化

转载自信念

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)

posted on 2007-07-04 21:40
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06. 程序语