Step By Step(C++模板重載和特化)

一、模板函數重載：

    函數重載是一個非常通用亦非常容易理解的編程基礎概念，既函數名相同而函數簽名不同的一組函數，在實際的調用中，編譯器會根據函數參數的不同自動選擇最為合適且最為特化的函數。在推演的過程中，如果出現多個函數均符合該調用規則，編譯器將根據其內建的特化規則，選擇最為特殊的函數作為候選函數。然而如果仍有多個候選函數的話，編譯器將報出二義性錯誤。和普通函數一樣，在C++中模板函數也同樣支援函數重載的功能，甚至可以將模板函數與普通函數混合在一起，以達到更為靈活的函數重載的效果。
    在這裡，我們對於函數重載的概念本身將不再做過多的贅述了，而是將重點放在模板函數重載的應用情境和應用技巧上。下面我將給出一個利用模板函數重載計算雜湊值的程式碼範例：

 1     #include <stdio.h> 2      3     template<typename T>  4     int hash_code(T v) { 5         return v.hashCode() * 2; 6     } 7      8     template<typename T> 9     int hash_code(T* v) {10         return v->hashCode();11     }12     13     int hash_code(const int v) {14         return v + 100;15     }16     17     class HashClass {18     public:19         HashClass(int v) : _v(v) {}20         int hashCode() {21             return _v + 200;22         }23     24     private:25         int _v;26     };27     28     int main() {29         HashClass c1(10);  //調用的是template<typename T> int hash_code(T v)30         printf("The hash value is %d\n",hash_code(c1));31         HashClass c2(20);  //調用的是template<typename T> int hash_code(T* v)32         printf("The hash value is %d\n",hash_code(&c2));33         int i3 = 30;      //調用的是int hash_code(const int v)34         printf("The hash value is %d\n",hash_code(i3));35         return 0;36     }37     38     //The hash value is 42039     //The hash value is 22040     //The hash value is 130

    在上面的範例程式碼中，hash_code函數可以讓編譯器根據參數的不同選擇最為合適的候選函數。在這裡模板函數和普通函數一同參與了函數重載。對於模板函數重載，主要應用於演算法領域，既對於大多數的類型可以通過泛型演算法以達到預期的效果，而對於特殊類型，則可以通過函數重載的方式，針對該類型實現另外一套更為高效的演算法。
    
二、模板類特化：

    對於模板類而言，也同樣存在和模板函數重載類似的應用情境，但是在模板類中則是以模板類特化的方式存在。在下面的範例程式碼為生產者-消費者的任務緩衝隊列，當清空隊列中的已有元素時，亦需考慮如何釋放元素對象本身可能佔用的系統資源。這裡會根據不同的元素類型，給出不同的元素釋放類。

 1     #include <stdio.h> 2     #include <vector> 3      4     using namespace std; 5      6     class Runnable {   7     public: 8         virtual void release() { 9             delete this;10         }11     };12     13     class Closable {14     public:15         virtual void close() {16             _db.close();17             delete this;18         }19     private:20         db_env _db;21     };22     23     template<typename T>24     class List {   //125     public:26         void clear() { 27             _taskList.clear();28         }29     private:30         vector<T> _taskList;31     };32     33     template<typename T>34     class List<T*> {  //235     public:36         void clear() {37             for (int i = 0; i < _taskList.size(); ++i)38                 delete _taskList[i];39             _taskList.clear();40         }41     private:42         vector<T*> _taskList;43     };44     45     template<>46     class List<char*> {  //347     public:48         void clear() {49             for (int i = 0; i < _taskList.size(); ++i)50                 delete [] _taskList[i];51             _taskList.clear();52         }53     private:54         vector<char*> _taskList;55     };56     57     template<>58     class List<Runnable*> {  //459     public:60         void clear() {61             for (int i = 0; i < _taskList.size(); ++i)62                 _taskList[i]->release();63             _taskList.clear();64         }65     private:66         vector<Runnable*> _taskList;67     };68     69     template<>70     class List<Closable*> {  //571     public:72         void clear() {73             for (int i = 0; i < _taskList.size(); ++i)74                 _taskList[i]->close();75             _taskList.clear();76         }77     private:78         vector<Runnable*> _taskList;79     };80     81     int main() {82         List<Runnable*> listRunnable;  //調用No 483         List<Closable*> listClosable;  //調用No 584         List<int> listInt;             //調用No 185         List<int*> listIntPointer      //調用No 286         List<char*> listCharPointer;   //調用No 387         return 0;88     }

    在上面的程式碼範例中，編譯器會根據模板參數的不同而選擇不同的模板類，然而這一切對於調用者而言又是完全透明的，如果今後再增加新的特殊類型時，僅需為該類型實現一個新的特化類即可。需要說明的，該程式碼片段完全是為了示範這個C++模板特徵而編寫的，僅供參考。