? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 創(chuàng)作不易，感謝三連支持?

一、非類型模版參數(shù)

模板參數(shù)分類為類型形參與非類型形參。

類型形參即：出現(xiàn)在模板參數(shù)列表中，跟在class或者typename之類的參數(shù)類型名稱。

非類型形參，就是用一個(gè)常量作為類(函數(shù))模板的一個(gè)參數(shù)，在類(函數(shù))模板中可將該參數(shù)當(dāng)成常量來使用。

注意：

非類型的模板參數(shù)必須在編譯期就能確認(rèn)結(jié)果。（分離編譯會講解）
?

我們來介紹一個(gè)c++11引入的array

? ? ? ?array的底層其實(shí)封裝的是一個(gè)靜態(tài)數(shù)組。并且用到了非類型形參，在這里指代的是底層靜態(tài)數(shù)組的容量大小。

思考：

1、為什么要有這個(gè)非模版形參？？define定義宏常量難道不香嗎？？

? ? ??define定義宏常量有時(shí)也可以解決問題，但是宏常量的作用域是全局，比如我們想讓一個(gè)數(shù)組是10的容量，一個(gè)數(shù)組是20的容量，顯然是做不到的，但是模版是可以做到的！！我們不傳的時(shí)候N就是缺省值，傳的時(shí)候就是我們指定的容量。

?2、我直接用靜態(tài)數(shù)組不行嗎？為什么非得用類把他封起來？？

（1）為了增加檢查的功能，我們知道vs對于靜態(tài)數(shù)組的越界功能是抽查行為，因此不是很安全，而我們把他封裝在類里面，這樣就可以去寫個(gè)斷言來防止數(shù)組越界

?（2）[ ]的重載不僅可以增加檢查功能，還可以去控制靜態(tài)數(shù)組內(nèi)容是否可以被寫，同時(shí)還可以利用這個(gè)類去增加許多新的接口

?3.能夠作為非類型模版參數(shù)的有哪些類型？？

? ? ? 只能是和int相似類型的才行，比如char、short、int、long int ……浮點(diǎn)數(shù)類對象以及字符串是不允許作為非類型模板參數(shù)的。

二、模版的特化

? ? ? ? ?通常情況下，使用模板可以實(shí)現(xiàn)一些與類型無關(guān)的代碼，但對于一些特殊類型的可能會得到一些錯(cuò)誤的結(jié)果，需要特殊處理，比如：實(shí)現(xiàn)了一個(gè)專門用來進(jìn)行小于比較的函數(shù)模板

? ? ? ? 可以看到，Less絕對多數(shù)情況下都可以正常比較，但是在特殊場景下就得到錯(cuò)誤的結(jié)果。上述示例中，p1指向的d1顯然大于p2指向的d2對象，但是Less內(nèi)部并沒有比較p1和p2指向的對象內(nèi)容，而比較的是p1和p2指針的地址，這就無法達(dá)到預(yù)期而錯(cuò)誤。

? ? ? ? ?此時(shí)，就需要對模板進(jìn)行特化。即：在原模板類的基礎(chǔ)上，針對特殊類型所進(jìn)行特殊化的實(shí)現(xiàn)方式。模板特化中分為函數(shù)模板特化與類模板特化。
?

2.1 函數(shù)模版特化

函數(shù)模板的特化步驟：
1. 必須要先有一個(gè)基礎(chǔ)的函數(shù)模板
2. 關(guān)鍵字template后面接一對空的尖括號<>
3. 函數(shù)名后跟一對尖括號，尖括號中指定需要特化的類型
4. 函數(shù)形參表: 必須要和模板函數(shù)的基礎(chǔ)參數(shù)類型完全相同，如果不同編譯器可能會報(bào)一些奇怪的錯(cuò)誤。

我們展示一下用法：

相當(dāng)于是我們特殊化了一個(gè)版本出來，這個(gè)版本可以去比較指針解引用的內(nèi)容！

但是我們還有這樣一個(gè)方法——利用函數(shù)匹配的規(guī)則，直接把這個(gè)特殊類型的函數(shù)給出來

? ? ? ? ?我們可以把函數(shù)模版當(dāng)成是冰箱里的菜，模版特化的函數(shù)當(dāng)成是預(yù)制菜，最后這個(gè)簡單函數(shù)是現(xiàn)成菜。當(dāng)我們有現(xiàn)成的吃的時(shí)候，就不會考慮去吃沒做過的菜。這其實(shí)就是函數(shù)匹配規(guī)則！

? ? ? ?并且這種函數(shù)實(shí)現(xiàn)簡單明了，代碼的可讀性高，容易書寫，因?yàn)閷τ谝恍﹨?shù)類型復(fù)雜的函數(shù)模板，特化時(shí)特別給出，因此函數(shù)模板不建議特化。

?2.2 類模版特化

? ? ? ?函數(shù)有匹配規(guī)則，所以其實(shí)不怎么依賴特化，但是類并沒有匹配規(guī)則啊！！所以特化最廣泛的使用是在類中。類模版特化的步驟和函數(shù)模版特化的步驟是相似的。

2.2.1 全特化

全特化即是將模板參數(shù)列表中所有的參數(shù)都確定化

2.2.2 部分特化

部分特化的意思就是說，我們把其中一部分參數(shù)進(jìn)行特化了。

2.2.3 偏特化（非常重要）

? ? ? ?偏特化并不僅僅是指特化部分參數(shù)，而是針對模板參數(shù)更進(jìn)一步的條件限制所設(shè)計(jì)出來的一個(gè)特化版本。

? ? ? 比如偏特化為指針類型（比較常見），或者是偏特化為引用類型（不常見）。

? ? ? 后面講到仿函數(shù)的時(shí)候會做更進(jìn)一步的介紹

三、模版分離編譯

? ? ? ? 一個(gè)程序（項(xiàng)目）由若干個(gè)源文件共同實(shí)現(xiàn)，而每個(gè)源文件單獨(dú)編譯生成目標(biāo)文件，最后將所有目標(biāo)文件鏈接起來形成單一的可執(zhí)行文件的過程稱為分離編譯模式。
?

? ? ? 一般來說，在我們書寫大項(xiàng)工程的時(shí)候，為了保證代碼的簡潔性，我們常常將函數(shù)聲明放在一個(gè)頭文件里，將函數(shù)定義放在一個(gè)源文件里，然后再用另外一個(gè)源文件去進(jìn)行測試。但是在模版這個(gè)地方，分離編譯成為了一個(gè)難題！

3.1 模版的分離編譯

假如有以下場景，模板的聲明與定義分離開，在頭文件中進(jìn)行聲明，源文件中完成定義：

// flby.h
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right);
// flby.cpp
#include"flby.h"
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right;
}
// test.cpp
#include"flby.h"
int main()
{
Add(1, 2);
Add(1.0, 2.0);
return 0;
}

為什么會這樣呢？？

3.2 解決方法

方法一：將聲明和定義放到一個(gè)文件 "xxx.hpp" 里面或者xxx.h其實(shí)也是可以的。

? ? ? 因?yàn)樽詈蠖紩跍y試文件里面展開，這樣編譯的過程就可以進(jìn)行實(shí)例化生成函數(shù)。一般比較推薦使用這種。

方法二：模板定義的位置顯式實(shí)例化。這種方法不實(shí)用，不推薦使用。

顯式實(shí)例化的意思就是，你不是推斷不出來嗎？？那我就直接告訴你要生成什么樣的函數(shù)！

四、模版的總結(jié)

優(yōu)點(diǎn)：
1. 模板復(fù)用了代碼，節(jié)省資源，更快的迭代開發(fā)，C++的標(biāo)準(zhǔn)模板庫(STL)因此而產(chǎn)生
2. 增強(qiáng)了代碼的靈活性
缺陷：
1. 模板會導(dǎo)致代碼膨脹問題，也會導(dǎo)致編譯時(shí)間變長（需要推導(dǎo)并生成實(shí)例化函數(shù)）
2. 出現(xiàn)模板編譯錯(cuò)誤時(shí)，錯(cuò)誤信息非常凌亂，不易定位錯(cuò)誤

五、priority_queue的介紹

priority_queue的文檔介紹

1. 優(yōu)先隊(duì)列是一種容器適配器，根據(jù)嚴(yán)格的弱排序標(biāo)準(zhǔn)，它的第一個(gè)元素總是它所包含的元素中最大（小）的。

2. 此上下文類似于堆，在堆中可以隨時(shí)插入元素，并且只能檢索最大堆元素(優(yōu)先隊(duì)列中位于頂部的元素)。

3. 優(yōu)先隊(duì)列被實(shí)現(xiàn)為容器適配器，容器適配器即將特定容器類封裝作為其底層容器類，queue提供一組特定的成員函數(shù)來訪問其元素。元素從特定容器的“尾部”彈出，其稱為優(yōu)先隊(duì)列的頂部。

4. 底層容器可以是任何標(biāo)準(zhǔn)容器類模板，也可以是其他特定設(shè)計(jì)的容器類。容器應(yīng)該可以通過隨機(jī)訪問迭代器訪問，并支持以下操作：
?

empty()：檢測容器是否為空
size()：返回容器中有效元素個(gè)數(shù)
front()：返回容器中第一個(gè)元素的引用
push_back()：在容器尾部插入元素
pop_back()：刪除容器尾部元素

5. 標(biāo)準(zhǔn)容器類vector和deque滿足這些需求。默認(rèn)情況下，如果沒有為特定的priority_queue類實(shí)例化指定容器類，則使用vector。

6. 需要支持隨機(jī)訪問迭代器，以便始終在內(nèi)部保持堆結(jié)構(gòu)。容器適配器通過在需要時(shí)自動調(diào)用算法函數(shù)make_heap、push_heap和pop_heap來自動完成此操作。
?

其實(shí)優(yōu)先級隊(duì)列就是我們數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里的堆！！

DS：二叉樹的順序結(jié)構(gòu)及堆的實(shí)現(xiàn)_順序打印堆-CSDN博客

大家可以看看博主的這篇博客，堆主要的應(yīng)用就是解決top-k問題，在這篇文章里有具體的分析。

六、priority_queue的模擬實(shí)現(xiàn)

//仿函數(shù)
template<class T>
struct less                           //冰箱里的菜  
{bool operator()(const T& x, const T& y) const{return x < y;}
};
template<class T>
struct greater
{bool operator()(const T& x, const T& y) const{return x > y;}
};
template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = less<T>>//默認(rèn)是建大堆class priority_queue{public:void adjust_up(int child){int parent = (child - 1) / 2;while (child > 0){if (Compare()(_con[parent], _con[child]))//_con[child] > _con[parent]{std::swap(_con[child], _con[parent]);child = parent;parent = (child - 1) / 2;}elsebreak;}}void adjust_down(int parent){int child = parent * 2 + 1;//建大堆，找大，假設(shè)左孩子比右孩子大while (child < _con.size()){if (child + 1 < _con.size() && (Compare()(_con[child], _con[child + 1])))//_con[child] < _con[child + 1]++child;if (Compare()(_con[parent], _con[child]))//_con[parent] < _con[child]{std::swap(_con[parent],_con[child]);parent = child;child = parent * 2 + 1;}elsebreak;}}bool empty() const{return _con.empty();}size_t size() const{return _con.size();}const T& top() const{return _con[0];}void push(const T& val){_con.push_back(val);//插入后要向上調(diào)整adjust_up(_con.size() - 1);//向上調(diào)整算法}void pop(){std::swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);_con.pop_back();adjust_down(0);//向下調(diào)整算法}void swap(priority_queue<T>& q){_con.swap(q._con);}private:Container _con;};

? ? ? ?這邊我們用到了兩個(gè)仿函數(shù)，如果是建大堆的話，用less<T>，如果是建小堆的話，用greater<T>,仿函數(shù)就是通過重載（）的行為，模擬出函數(shù)的效果，比函數(shù)指針會易用很多

七、模版特化的深入分析

假設(shè)我們放了一個(gè)日期類進(jìn)去，能進(jìn)行比較嗎？？

?答案是可以的，前提是我們需要在日期類重載出比較操作符

如果是以下這種情況呢？？

?雖然指針也可以比較大小，但是指針比較大小的方式顯然不符合我們的預(yù)期，我們希望的是比較指針解引用的內(nèi)容，這個(gè)時(shí)候應(yīng)該怎么辦呢？

第一個(gè)方法：再寫一個(gè)專門用來比較指針解引用的仿函數(shù)

	struct PDateless{bool operator()(const Date* p1, const Date* p2){return *p1 < *p2;}};struct PDateGreater{bool operator()(const Date* p1, const Date* p2){return *p1 > *p2;}};

?第二個(gè)方法：對原來的less和greater進(jìn)行全特化出一個(gè)專門比較Date指針類型的仿函數(shù)

//全特化版本（因?yàn)槿鼗?#xff0c;只能針對Data*）  （即食菜）template<>struct less<Date*>{bool operator()(const Date* x, const Date* y) const{return *x < *y;}};
//全特化版本（因?yàn)槿鼗?#xff0c;只能針對Data*）
template<>
struct greater<Date*>
{bool operator()(const Date* x, const Date* y) const{return *x > *y;}
};

但是以上兩種方法是不是都不太好，因?yàn)闊o論是全特化還是寫一個(gè)全新的仿函數(shù)，我們都只是針對了Date*類型，但是如果我們以后遇到int* double*……難道也要再寫一個(gè)嗎？？所以就有了一個(gè)更好的方法。

方法三：對原來的less和greater進(jìn)行偏特化限制出一個(gè)專門比較任意指針類型的仿函數(shù)

//偏特化版本  具體類型，針對指針這個(gè)泛類  必須在原來的基礎(chǔ)之上  （預(yù)制菜）
template<class T>
struct less<T*>
{bool operator()(const T* x, const T* y) const{return *x < *y;}
};
//偏特化版本 (針對所有類型的指針)
template<class T>
struct greater<T*>
{bool operator()(const T* x, const T* y) const{return *x > *y;}
};

?我們這個(gè)時(shí)候發(fā)現(xiàn)，偏特化可以幫助我們更好地解決指針比較這樣的問題。

? ? ? 給大家舉個(gè)形象的比喻，模版就相當(dāng)于是冰箱里的菜，全特化版本就相當(dāng)于是即食菜，而偏特化就相當(dāng)于是預(yù)制菜。重新寫一個(gè)特定的仿函數(shù)就相當(dāng)于是外賣

? ? ?外賣>即食菜>預(yù)制菜>冰箱里的菜。? ?

1、 即食菜和預(yù)制菜理論上來說都是通過冰箱里的菜走出來的，所以必須要先有模版才能進(jìn)行全特化和偏特化。

2、從前往后優(yōu)先級變低。