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什么是 C++ 中的模板特化和偏特化？如何进行模板特化和偏特化？

article 2024/11/24 5:23:46

1) 什么是 C++ 中的模板特化和偏特化？

在 C++ 中，模板提供了一种编写通用代码的方法，可以处理多种数据类型。然而，有时我们需要为特定的类型或特定的模板参数提供特定的实现，这就是模板特化和偏特化的用途。

模板特化（Template Specialization）：是指为模板的某个特定类型或一组特定类型提供完全独立的实现。当编译器遇到这个特定类型时，会使用特化的版本而不是通用模板。
模板偏特化（Template Partial Specialization）：是指对模板的某些特定类型参数提供特化的实现，但并非所有模板参数都被特化。偏特化只能用于类模板，不能用于函数模板。

2) 如何进行模板特化和偏特化？

模板特化

模板特化是为模板的某个特定类型或一组特定类型提供完整的实现。以下是函数模板和类模板特化的示例：

函数模板特化：

#include <iostream>

// 通用模板
template <typename T>
void print(T value) {
    std::cout << "Generic template: " << value << std::endl;
}

// 特化模板，针对 int 类型
template <>
void print<int>(int value) {
    std::cout << "Specialized template for int: " << value << std::endl;
}

int main() {
    print(10);  // 使用特化版本
    print(3.14); // 使用通用模板
    return 0;
}

类模板特化：

#include <iostream>

// 通用模板
template <typename T>
class MyClass {
public:
    void display() {
        std::cout << "Generic template" << std::endl;
    }
};

// 特化模板，针对 int 类型
template <>
class MyClass<int> {
public:
    void display() {
        std::cout << "Specialized template for int" << std::endl;
    }
};

int main() {
    MyClass<int> obj1;
    obj1.display(); // 使用特化版本

    MyClass<double> obj2;
    obj2.display(); // 使用通用模板

    return 0;
}

模板偏特化

模板偏特化仅适用于类模板，不能用于函数模板。偏特化允许你为模板的部分参数提供特化实现。

类模板偏特化：

#include <iostream>

// 通用模板
template <typename T1, typename T2>
class MyClass {
public:
    void display() {
        std::cout << "Generic template" << std::endl;
    }
};

// 偏特化模板，针对 T1 为 int 的情况
template <typename T2>
class MyClass<int, T2> {
public:
    void display() {
        std::cout << "Partial specialization for T1 = int" << std::endl;
    }
};

int main() {
    MyClass<int, double> obj1;
    obj1.display(); // 使用偏特化版本

    MyClass<double, int> obj2;
    obj2.display(); // 使用通用模板

    return 0;
}