C++学习笔记（七） 模板与泛型编程
模板简介
模板是C++一个非常重要的特性，它是C++泛型编程的基础。某些对C++持极度偏见的人甚至说模板是C++对这个世界的
唯一贡献（当然，我是不赞同的），可见模板在C++中的重要性，而整个STL都是基于模板的，可见其应用之广泛。
C++引入模板的一个重要原因是算法的重用，比如下面一个例子：
[cpp]
bool mless_than(const int& v1, const int& v2) {
return v1 < v2;
}
程序很简单，就是比较第一个参数是否小于第二个参数而已，这个算法在我们的程序可以说是非常常见，这个是int
版本的，如果我们还需要一个string版本的，一个double版本的，甚至是一个自定义类版本的怎么办呢？如果没有模
板，我们就不得不为其定义多个实现，即使他们的代码都是一样的，如果算法很长，例如一个排序算法，写这么多个
版本将是一件冗长而乏味的事情，况且我们是无法预见未来需要为什么样的类型定制算法的，写算法库的人也无法知
道使用者可能会定义什么样的类型。说了模板的必要性，现在来看一个它的实现吧，还是刚才那个函数：
[cpp]
template<typename T>
bool mless_than(const T& v1, const T& v2) {
return v1 < v2;
}
使用的方式也很简单，直接调用就是了，聪明的编译器会自动为我们推导出模板的参数类型：
[cpp] view plaincopy
bool result = mless_than(2.8, 4.1);//double version
在某些情况下，编译无法从调用参数推到出所有的模板类型，或是我们传入的参数类型不是我们希望用于实例化函数
的模板参数类型时，我们也可以手动的指定模板参数类型，调用方式如下：
[cpp]
bool result = mless_than<int> (2.8, 4.1);//double version
模板除了用在函数上，还可以用在类中，例如：
[cpp]
template<typename T>
class A{
//...other definition
private:
T v;
//...other definition
}
如果经常使用STL的话，使用方式我们应该已经习惯了：
[cpp]
A<int> a;
这个是用一个int版本的类A去定义了一个对象a.
需要注意的是，无论是函数模板，还是类模板，它们都不是真正的函数或是类，它只是告诉编译器该如何生成真正的
函数实例或是类实例（这里并非对象哦），也就是说A并不是类，A<int>才是类。
关于模板的简介就说到这吧，有了这个初步概念后，我们来看看class和typename的区别。
class和typename
在上面的模板定义中，我都是使用typename关键字来定义模板参数的，以前学习过或了解过模板的同学可能还会发现
另一个关键字class被重用在这里用于定义模板参数，那么它们究竟有上面区别呢？答案是在定义模板参数这里，它
们是没有区别的，由于typename是后引进的关键字，所以，在一些比较旧的代码中，class关键可能会更加常见些。
我说了它们在这里是没有区别的，但既然我单独列了一个小标题，说明这中间还是有点内容滴。typename在模板中还
有一些别的作用。在谈这个之前，我们先来了解一个概念：nested dependent type names（嵌套依赖类型名）。考
虑下面的定义：
[cpp]
template<typename T>
void test(const T& c) {
c::key_type *ptr;
//other implementation
}
其中，c::key_type *ptr代表什么意思呢？如果你对STL比较熟悉的话，你可能会说，嘿，这是利用c::key_type定义
了一个指针ptr，在map和set里面都有这个类型，它表示的是其封装的键的类型。可是，只是可是，如果有哪个傻瓜
自定义了一个类，并且他恰好在这个类内部又定义了一个名叫key_type的静态变量，那么这句话就不再是变量定义了
，而是一个乘法运算。那么编译器是如何看待这条语句的呢？首先还是说一下潜逃依赖类型名这个概念，像这种定义
在类内部的类型，而外部类的类型又是依赖于模板参数的，就是所谓的潜逃依赖类型名，默认情况下，编译器是把它
当做是变量名，而非类型名的，也就是说默认下，编译器会将其当做乘法运算的。如果我们想让编译器把它当做是类
型名，可以在其前面加上typename关键字进行修饰。
[cpp]
typename c::key_type *ptr;
对于像这种潜逃依赖类型名，我们在使用的时候都应该加上typename关键字进行修饰。但是，还是有例外的，例如在
基类列表里面，如果有用到嵌套依赖类型，则不用typename关键字，因为这里出现的标示符只可能是类型名。
Nontype 模板
前面所谈及的都是类型模板，实际上C++的模板机制还支持非类型模板。为了更直观的说明它是什么，我们先来看一
个它在STL中一个实际运用的例子，那就是位图类：
[cpp]
bitset<32> b;
如上的定义方式是定义了一个大小为32的位图类，它利用非类型参数去指定其大小。我们来看一个非类型模板的简单
实现：
[cpp]
template<int SIZE>
class A{
//some definition
int data[SIZE];
}
可以看出，非类型模板参数在这里的作用是指定A<SIZE>内部维护的一个数组变量的大小。在我们进行参数传递时，
非类型参数有时候会先得非常有用，例如：
[cpp]
template <class T, size_t N> void array_init(T (&parm)[N])
{
for (size_t i = 0; i != N; ++i) {
parm[i] = 0;
}
}
该函数的作用是对任意大小的数组进行初始化，这里巧妙的利用非类型参数指定了所传递的数组引用的大小。
模板的特化与偏特化
模板的作用是为任意的类型提供统一的实现方式，或是算法逻辑，或是数据结构。但有时候，对于某些类型，统一的
实现方式并不能满足我们的要求，考虑最开始的那个模板函数，如果我们传递的是常量字符串，编译器会为我们实例
化出这样的函数代码：
[cpp]
bool mless_than(const char* const& v1, const char* const& v2) {
return v1 < v2;
}
编译运行都木有问题，可关键是，它比较的两个字符串的地址，而非字符串本身，这显然不是我们想要的。在这种情
况下，我们就需要利用模板的特化功能为它定制一个专门的版本用于处理C_style的字符串，特化的实现方式如下：
[cpp]
template<>
bool mless_than(const char* const& v1, const char* const& v2) {
return strcmp(v1, v2) < 0;
}
当我们传递C_style的字符串时，编译器就会调用我们特化的这个版本，而不是利用模板去给我们呢生成。
模板的特化也可以用在类模板上，在特化的类中，我们不必遵循原先模板的定义方式。类模板的特化定义方式和函数
模板大致类似，不过，它必须在类名后面显示的指定特化的模板参数类型。
除了模板特化，C++还允许我们对类模板进行偏特化（函数模板不行），就是只针对部分模板参数进行特化，例如：
[cpp]
template<typename T, typename V>
class A{
//other definition
T d1;
V d2;
};
template<typename T>
class A<T, int>{
//other definition
T d1;
int d2;
};
在偏特化中，我们将模板参数V特化为int，需要注意的是，偏特化后的模板仍然是一个模板类，而非实际的类。
模板元编程
所谓模板元编程实际上并没有引入新的C++特性，它是C++非类型模板与模板特化的一个非常奇妙的用法。它能够将一
些运行时计算的任务放到编译期来完成，从而提高运行效率。例如，我们希望以常量的阶乘作为一个静态数组的大小
，就可以利用模板元编程了：
[cpp]
template<unsigned N>
class Factorial {
public:
unsigned VALUE = N*factorial<N-1>::VALUE;
};
template<>
class Factorial<0> {
public:
unsigned VALUE = 1;
};
上面的模板类Factorial用于计算阶乘，它巧妙的利用递归在编译器就可以计算出我们所需要的阶乘值，值得注意的
是，这里的递归出口是一个偏特化模板，很神奇吧。
模板的编译机制
谈完模板的一些基本特性与使用方式，我们最后来看一下模板编译机制。我们知道，模板只是提供被编译器供编译器
生成实例的一种方式。而模板是按需进行实例化的，也就是说，如果我们按照我们的习惯将类模板的定义放在头文件
里，而
补充：软件开发 , C++ ,
