C/C++编程：非类型模板参数

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-12-25 04:58 150阅读 0赞

# 非类型模板参数 #

对于函数模板和类模板，模板参数并不局限于类型，普通值也可以作为模板参数。在基于类型参数的模板中，你定义了一些具体细节未加确定的代码，直到代码被调用时这些细节才被真正确定。然而，在这里，我们面对的这些细节是值而不是类型。当要使用基于值的模板中，你必须显式的指定这些值，才能对模板进行实例化，并获得最终代码。

## 非类型类模板参数 ##

我们可以使用固定数组来实现stack，但是决定一个stack的最佳容量是很困难的，对此一个好的解决方法是：让栈的用户亲自指定数组的大小，并把它作为所需要的栈元素的最大个数。

为了做到这一点，你需要把数组大小定义为一个模板参数：

// stack4.hpp
    #pragma once
    #include <stdexcept>
    
    template<typename T, int MAXSIZE>
    class Stack{
        
    private:
        T elems[MAXSIZE];  // 包含元素的数组
        int numElems;  // 元素当前总个数
    public:
        Stack();                 //构造函数
        void push(T const &);  // 压入元素
        void pop();             //弹出元素
        T top() const ;         // 返回栈顶元素
        bool empty() const {
           // 判断栈是否为空
            return numElems == 0;
        }
        bool full() const {
           // 判断栈是否满了
            return numElems == MAXSIZE;
        }
    };
    
    template<typename T, int MAXSIZE>
    Stack<T, MAXSIZE>::Stack():numElems(0){
          // 初始时栈不含元素
    }
    
    template <typename T, int MAXSIZE>
    void Stack<T,  MAXSIZE>::push(const T & elem) {
        
        if (numElems == MAXSIZE) {
        
            throw std::out_of_range("Stack<>::push(): stack is full");
        }
        elems[numElems] = elem;
        ++numElems;
    }
    
    template<typename T, int MAXSIZE>
    void Stack<T,MAXSIZE>::pop ()
    {
        
        if (numElems <= 0) {
        
            throw std::out_of_range("Stack<>::pop(): empty stack");
        }
        --numElems;
    }
    template <typename T, int MAXSIZE>
    T Stack<T,MAXSIZE>::top () const
    {
        
        if (numElems <= 0) {
        
            throw std::out_of_range("Stack<>::top(): empty stack");
        }
        return elems[numElems-1];  
    }

使用：

#include <iostream>
    #include <string>
    #include "stack4.h"
    
    int main ()
    {
        
        Stack<int,20>   int20Stack;
        int20Stack.push(7);
        std::cout << int20Stack.top() << std::endl;
        int20Stack.pop();
    
        Stack<string,40>   int40Stack;
        int40Stack.push("hello");
        std::cout << int40Stack.top() << std::endl;
        int40Stack.pop();
    }

可以看出，每个模板实例都有自己的类型，因此int20Stack和int40Stack属于不同的类型，**而且这两种类型之间也不存在显式或者隐式的类型转换**；所以它们不能相互替换，更不能相互赋值

同样，我们可以为模板参数指定缺省值：

template<typename T = int, int MAXSIZE = 100>
    class Stack{
        
    	...
    };

然而，如果从优化设计的观点来看，这个例子不适合使用缺省值。缺省值应该是直观正确的值。因此，这里应该让程序员显式的指定这两个值。因此，我们可以在设计文档中用一条声明来声明这两个属性(即类型和最大容量)

## 非类型函数模板参数 ##

我们可以为**函数模板**定义非类型参数，比如，下面的函数模板定义了一组用于增加特定值的函数：

template<typename T, int VAL>
    T addValue(T const &x){
        
        return x + VAL;
    }

使用方法如下：

void call_addValue(){
        
        std::cout << addValue<int, 5>(42);  // 47
    }
    
    int main ()
    {
        
        call_addValue();
    }

# 不能做非类型模板参数的有哪些？ #

一般而言，它们是常整数(包括枚举值)或者指向外部链接对象的指针。

下面是不能做非类型模板参数的列表：

1.  浮点数  
    ![在这里插入图片描述][20201130174852345.png]
2.  类对象  
    ![在这里插入图片描述][20201130174945131.png]
3.  内部链接对象
    
     *  由于**字符串文字**是内部链接对象(因为两个具有相同名称但处于不同模块的字符串，是两个不同的对象)，所以不能做**模板实参**  
        ![在这里插入图片描述][20210419090549885.png]
     *  也不能用全局指针作为模板参数：  
        ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]
     *  可以这样使用：（全局字符数组s是一个外部链接对象）  
        ![在这里插入图片描述][20210419090906834.png]

# 总结 #

*  模板可以具有值模板参数，而不仅仅是类型模板参数
 *  对于非类型模板参数，不能使用浮点数、class类型对象和内部链接对象（比如string）作为实参

[20201130174852345.png]: /images/20221120/2c5ed1291c2f44abbdcbb6ea30d41381.png
[20201130174945131.png]: /images/20221120/4649fed74b964d78bd1c11a87e86bf82.png
[20210419090549885.png]: /images/20221120/a4de57b90dce4abfaed8d484590f0444.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221120/65768d52fd054621ac3c9ca4841e57be.png
[20210419090906834.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210419090906834.png