非类型模板参数

【写在前面】

模板的进阶会涉及模板的一些更深入的知识。在此之前，我们可以看到模板在 C++ 中是随处可见的，它能支持 C++ 泛型编程，模板包括函数模板和类模板，注意，有些人可能会说模板函数和模板类，但严格来说这种说法是错误的。实际中类模板要比函数模板用的场景多，比如说 STL 中的 vector、list、stack 等是类模板；algorithm 中的 sort、find 等是函数模板。

一、非类型模板参数

模板参数分为类型形参与非类型形参。

1. 类型形参：出现在模板参数列表中，跟在 class 或者 typename 之类的参数类型名称之后。
2. 非类型形参，就是用一个常量作为类 (函数) 模板的一个参数，在类 (函数) 模板中可将该参数当成常量来使用。

#include<iostream>
using namespace std;
#define N 10

//实现一个静态的栈,这里的T叫做类型模板参数,定义的是一个类型
template<class T>
class Stack
{
private:
	_a[N];
	size_t _top;	
};
int main()
{
	Stack<int> st1;
	Stack<int> st2;
	return 0;
}

📝说明

可以看到如上问题，如果我们想更改 st1 里 _a 数组的大小，可以更改宏，但是如果希望 st1 _a 是 100，st2 _a 是 1000，只能再定义一个 Stack 类，那么分别控制 Stack 类，让它完成需求，但是如果还想要 st3 _a 是 2000、st4 _a 是 3000 呢 … …，那代码可太冗余了。针对这种问题，我们就可以使用非类型模板参数去解决。

#include<iostream>
using namespace std;

//实现一个静态的栈,这里的N叫做非类型模板参数,它是一个常量 
template<class T, size_t N>
class Stack
{
private:
	_a[N];
	size_t _top;	
};
int main()
{
	Stack<int, 100> st1;
	Stack<int, 1000> st2;
	//验证N是常量,err,VS2017中不支持C99中的变长数组
	int n;
	cin >> n;
	Stack<int, n> st2;
	return 0;
}

📝说明

1. List item

   模板这里可以想象它跟函数参数是相似的，只不过这里不仅可以使用非类型，还可以使用类型。为什么这里的 N 认定是常量呢 —— 因为我这里的编译器是 C89 所支持的 VisualStudio2017，而 C99 才支持变长数组，而我这里依然支持 _a[N]，说明 N 是常量 (已验)。

2. List item

   非类型模板参数使用场景 ❓

   deque 里就使用到了非类型模板参数，它要传一个一个常量来控制 buff 的大小，其次 C++11 里的 array 容器也使用到了非类型模板参数。
   

3. List item

   浅谈 array 容器 ❓

   array 是 C++11 所支持的，array 的结构类似于 vector，但是 array 相比 vector 它是静态的，并且没有提供头插、头删、尾插、尾删、任意位置插入删除，因为它不存在这种说法，也没必要，它可以使用 operator[]。但是 array 容器是不推荐使用的，比如明确知道需要多少空间，也不建议使用，说明它是有缺陷的。

   array 的大概结构：
   
   array 的缺陷：

   array 容器的底层是在栈上开辟空间的，而栈空间又是极其有限的，在 32 位机器的 Linux 下栈空间一般只有 8M，很容易造成栈溢出，所以一般开大容量的空间时，是极其不推荐使用 array 的，相比情况下就更推荐使用 vector，可以看到如果小空间还好，其实干脆一点什么场景都不用 array 了，array 相比 vector 也没啥优势，在知道要开多大空间的情况下，vector 也可以一次性开好空间，避免 vector 增容的劣势。

   这里就可以看到静态的数据结构有两大缺陷，a) 空间固定，不够灵活。 b) 消耗栈空间

   那为啥还要有 array 的存在呢 ❓

   这也是 C++ 被吐槽最多的一个角度 (你说你增加了很多无用的东西也就算了，刚需的东西却也迟迟不到，比如网络库)。你要说这个 array 有无价值，当然有，也可以这么说 array 要比 vector 要快一点，但是其实有点微乎其微，还把这门语言变 “ 重 ” 了，反而让弊大于利。

4. List item

   浅谈 forward_list 容器 ❓

   同样没啥价值，它是单链表，也是 C++11 所提供的。
   C++11 增加了 4 个容器，其中 <array>、<forward_list> 比较鸡肋，<unordered_map>、<unordered_set> 是哈希表，比较有用，后面我们会学。
   

非类型模板参数补充 ❗

#include<iostream>
using namespace std;

//template<size_t N = 10, class Container = deque<T>>//不管是非类型模板参数,还是类型模板参数都可以给缺省值,且与函数参数的缺省值是完全类似的(全缺省、半缺省(从右至左))。
//template<class T, string s>//err,不支持类对象作为非类型模板参数
//template<class T, double d>//err,不支持浮点数及字符串作为非类型模板参数 
template<class T = int, size_t N = 10>//全缺省的模板参数调用方式如下
class Stack
{
private:
	_a[N];
	size_t _top;	
};
int main()
{
	//全缺省模板参数调用方式
	Stack<> s1; 
	Stack<int> s2;
	Stack<int, 100> s3;
	return 0;
}