C++模板进阶

前言

模板进阶也没有到一些特别的东西，就是讲比较偏的一些特性。
在这里我们先来讲一下反向迭代器。

反向迭代器

反向迭代器和正向迭代器的区别

严格来说没有大的区别。真正的区别在于++或者- -的方向不一样。
它是倒着走的。

如果是list, 以我们自己的思路实现我们会怎么做？
我们可能有这样一个思路，我们把正向迭代器拷贝一份出来，名字变一下，其他保持不变。
再把反向迭代器的++变成node =node->prev; 就是增加一个类的思路。
这样行不行呢？我们可以测试一下。

我们再提供一个rbegin(), rend();

最后测试一下

好像还可以，就这么esay.但是还是太年轻太简单了。

我们普通人写的代码，还得看一下高手写的代码，在实践中进步

stl反向迭代器源码

我们看一下stl的源码。
它没有像我们前面一样实现一个类。

它的反向迭代器是这样实现的。

这怎么传了一个正向迭代器过去。
这是个类模板。

还得接着从源码中找。
用适配器。

发现stl极度的讨厌冗余重复的设计。

看源码。
也就是说你用一个正向迭代器就可以构造一个反向迭代器。

然后看这里++就是正向迭代器的- -, - -就是正向迭代器的+ +；

但是这里又有一个诡异的东西。

它的解引用没有取当前位置，它取了前一个位置。

正向和反向的区别来了。

看结构就已经知道为解引用是取前一个位置

反向迭代器模拟实现

现在的思路跟之前不一样了，还是写一个类，但是我现在是用一个正向迭代器取构造一个反向迭代器。
现在重点在于反向迭代器的++是正向迭代器的- -；

template<class Iterator>
struct ReverseIterator
{
	typedef ReverseIterator<Iterator> Self;
	Iterator _cur;

	ReverseIterator(Iterator it)
		:_cur(it)
	{}

	Self& operator++()
	{
		--_cur;
		return *this;
	}

	Self& operator--()
	{
		++_cur;
		return *this;
	}

//内核比较的还是指针
	bool operator!=(const Self& s)
	{
		return _cur != s._cur;
	}
};

正向迭代器在物理上是个啥东西，它多大？
4个字节，就是个指针，只是自定义类型封装。
内置类型*it直接变成指令，直接调用那个地址的内容去解引用，自定义类型调用函数。

反向迭代器在物理上是多大？
也是四个字节。

类型的力量，都是4个字节存一个地址，但是三个不同的物种。

现在麻烦的东西来了。

返回前一个位置这很好处理，现在返回值是最难处理的。

这个位置需要T&或者const T&

可以看一下源码是怎么处理的，但是源码用的到东西远超我们目前的水平，所以我们不这样搞。

现在我们用一个简单的方式去解决，加两个模板参数就解决了。

template<class Iterator, class Ref, class Ptr>

typedef ReverseIterator<Iterator, Ref, Ptr> Self;

Ref operator*()
{
	Iterator tmp = _cur;
	--tmp;
	return *tmp;
}

至此，反向迭代器就成型了，我们就可以不用重复的方式了。

测试

接着我们在自己模拟实现的list当中测试一下。

好了。

两种实现方式的比较
关键点来了，好像这两种实现方式没有什么差别，都是实现一个类。

第一种方式，实现了一个正向迭代器，我把正向迭代器拷贝下来，再改一下就实现了。
第二种方式，第二种方式，用正向迭代器去初始化一个反向迭代器。

用正向迭代器去初始反向迭代器。那反向迭代器是不是包含一个正向迭代器对象。

最关键的地方来了。vector的反向迭代器怎么搞？
难道像第一种方式一样吗？不行，因为vector的迭代器本身就是内置类型，搞定。
但是第二种方式可以。

反向迭代器搞适配最重要的原因就是为了真正复用
给出list的正向迭代器可以适配出反向迭代器。那vector呢？

其实你实现除了一个反向迭代器，所以容器的反向迭代器都出来了
只要你有正向迭代器，你的正向迭代器能支持- -，也就是双向迭代器。
跟你的迭代器是原生指针还是自定义类型没有什么关系。

模板进阶

首先我们要把自己的视角打开一些，不能局限于只是类型的概念。
还有我们前面学到的适配器，仿函数这些。

我们前面讲的那些参数叫做模板参数，准确点叫做类型模板参数。
今天我们还要讲一个非类型模板参数。

非类型模板参数

这个非类型模板参数在什么地方有用呢？
假设我需要写一个静态的数组。以前的方式。

好像非常好，那假设N一个要10，一个要100是不是解决不了。

所以引入了非类型模板参数，它不是类型，它是常量，准确来说是整型常量。

// 类型模板参数
// 非类型模板参数 -- 整形常量
template<class T, int N = 20>
class Array
{
public:

private:
	T _a[N];
};
int main()
{
	Array<int, 10> a1;
	Array<double, 20> a1;

	return 0;
}

所以它还是很方便。

它针对的是有些容器一开始就想去固定一些东西。

比如：

非类型模板只能是整型常量,而且只能是右值。
int, char,bool, long, long这些都属于整型家族。

用了非类型模板参数就不怎么需要typedef

Array

给大家看一个新东西，C11增加了一个新容器。

Array是一个静态数组，一个固定大小的顺序容器。

这东西怎么用呢？

C++设计出这个是为了对标vector吗？
它对标的是C语言的静态数组，它对比静态数组的优势是什么？
它对越界的检查更加严格

它怎样做到全面检查的？
很简单，你传的标识符是一个内置类型，它不需要解引用。
它是一个函数调用，它里面可以对这个参数进行检查。

这里有一个挺有意思的点，我为什么要用这个Araay.我直接用vector，还可以初始化。

vector<int> v(10, 0);
v[10];

唯一有点区别的就是array的空间是在栈上，以为它是直接开一个数组。
vector是在堆上，它要动态申请一下。
动态申请效率也很高，array在栈上，还可能把栈本来就不大，堆很大。

模板的特化

有些地方有需求，我们想对某些类型进行特殊处理。

比如我们比较日期类


但是这个比较好像并不满足我的需求
我还是希望按日期去比较但是它现在是日期的指针，日期的指针本身也是可以比较的，但是它比较的方式并不符合需求。我还是想要用实际的日期来比较。

那怎么办？
不用仿函数，还有别的方式吗？

我们可以用模板特化的语法。

这种写法的意思就是，你不用日期的指针就用原来那个。
你是日期的指针我就用特化的那个。

模板针对的是广泛的类型，但是我们可能想对某些类型进行特殊处理。

上面的函数模板是可以不用特化的

这两个是可以同时存在的，只是它跟模板实例化出来的函数构成函数重载。
刚才用的是特化，这个是匹配。

虽然好像可以用这个匹配替换掉特化，但是特化的用途还是非常大的。

再给大家看一个场景

这是我们我们讲仿函数时举过的一个例子。


我不想写这个仿函数，我有没有其他的方式。
我们可以用特化的方式。

Date*可以调用这个特化版本。
函数模板特化的意义好像确实不大，但是类模板很有意义。

再看一个应用场景

这是一个仿函数

特化除了我们之前的玩法，还有一个更宽泛的玩法。
之前专门特化了Date*,现在还能这样特化。

这个特化叫做偏特化，它和前面的特化有什么区别呢？
刚才的特化是针对T实例成具体的Date*,它是针对具体的类型。
现在对她进行进一步的限制，所以叫做偏特化。

它是针对指针这个泛类。
如果你写全特化，要写好几个。现在只要你是指针都可以解引用，我都不是用指针比较，我是用指针比较的对象比较。

特化就是要对某些类型处理，但不一定是具体的类型，它可以是泛的类型，比如指针。

1.当全特化和偏特化同时存在的时候走哪个？
肯定是走全特化，全特化是现成的…
2.当它们同时存在的时候有没有意义？
有一定的意义。

模板的分离编译

模板不支持分离编译，这个我们在前面的文章是有提到的。
我们这里说的不支持分离编译是在两个文件，声明在.h文件，定义在.cpp文件。

为什么？
模板会报链接错误。
fatal error

我们怎么来看待这个链接错误呢？
首先我们得先分析一下程序会发生什么。
我们还得搞懂为什么普通函数可以，函数模板不可以，或者普通类可以类模板不可以？

刚开始走的都是单线，后面两条线进行交互，除了合并还做一件很重要的事情，链接。

大家注意，func.i生成fun.o的时候生成一堆汇编指令，但是它只能生成func的，生不成Add的。

为什么它生不成Add的？

现在其实就已经可以解释为什么链接错误了，因为没有Add的地址。

怎么解决呢？
编译不通过就是找不到函数的地址，为什么找不到函数的地址呢?
不知道怎么实例化。
那告诉它怎么实例化就可以了

第一种解决方案
显示实例化

但是这样很不好用

更好的方式
第二种方式
可以声明和定义分离，但是不要分离到两个文件

上面是函数模板，类模板呢？
可以参考一下stl的源码。
模板只定义在一个文件。

继续看其他的，比较短小的函数直接在类里面定义，为什么？
类里面默认就是类联，短小的适合类联。
比较长一点的就在类里面声明，类外面定义。

为什么我放在.h就不存在链接错误？
因为.h在函数调用的地方展开。
Add()只有声明，所以变成call(?),没有地址，然后链接的时候去找。

那这个函数有没有地址？
有，因为我既有声明又有定义。有定义就不需要找了，直接实例化，然后在当前函数就生成地址。