我今天又看了 10 MB 的错误信息

前言

上一篇文章讲了一些基础前提以后，这里开始进入 TMP 真正有趣的地方。

泛化

我们有一个做除法的静态成员函数(别问我为什么是静态成员函数而不是全剧函数)：

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class Div {
    static double doit(double lhs, double rhs) {
        return lhs / rhs;
    }
}

但是这个函数只能对 double 类型做除法，现在我们需要将其中的算法逻辑抽象出来，让它能对所有类型都做除法，于是我们引入模版参数 T，来代表一个任意类型。

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template <typename T>
class Div {
    static T doit(T lhs, T rhs) {
        return lhs / rhs;
    }
}

好了，现在我们的 Div::doit 就能应用到任意支持「除法」运算的类型上了。（这里强调支持「除法」运算是因为如果 T 不是原始数据类型并且也没有重载正确的 operator/ 时，编译器会报错）。

如你所见，上面的过程就叫做「泛化」。我们说泛化后的模版类 Div 是「原型」，也叫 Div 的「泛化版本」。

（其实我非常不想扯名词的，但后文需要，没办法

特化

在上面的例子中，当 T 是 int 的时候，而 rhs 又恰好为 0，那么上面的代码就会出现运行时异常。

所以我们可以为 int 类型特化 Div 来处理这种特殊情况：

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template <>
class Div<int> {        /* 为 int 类型特化 */
    static int doit(int lhs, int rhs) { 
        if (rhs == 0) {
            printf("Divide by zero\n");
            return 0;
        }
        return lhs / rhs;
    }
}

void foo() {
    Div<int>::doit(1, 0);    /* Divide by zero */
    Div<double>::doit(1, 2); /* 0.5            */
}

等等！那个 template <> 是什么玩意？！
你哪来这么多问题！，在模版匹配规则的地方会详细讲这个东西。

现在可以理解为 「Div 在为 int 特化后，不再需要额外的模版参数」，
那既然不需要模版参数了，那能不能去掉这一行呢？

答案是不行，因为这个特化依赖于原型。关键字 template 相当于告诉编译器：这是一个模版类的特化版本，不是独立存在的一个类。

让「原型」在遇到不同的类型时执行不同的代码，从而做到处理特殊情况。这种方法就叫做「特化」，更准确的说，

特化（specialization）是根据一个或多个特殊的整数或类型，给出模板实例化时的一个指定内容。

特化，就是处理特例。我们在数学中学过「斐波那契数列」，这个数列满足下面的关系：

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F(0) = 1
F(1) = 1
F(n) = F(n - 1) + F(n - 2), n >= 2

它有两个特例，当 n == 0 或 n == 1 时，F(n) 的值恒为 1。

显然, F(0) 和 F(1) 就是在处理斐波那契数列中的特例，这就是「特化」。

实战：编译期斐波那契数列

真就说什么来什么，我们来整一个利用 TMP 特性实现的编译期斐波那契数列。

我们先把一般情况写出来，也就是「原型」：

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/* 这里有疑惑的自觉看上一章 */
template <int N>
struct Fib {
    /* 递归调用元函数 Fib 计算第 N 项的值 */
    /* constexpr 会「请求」编译器在编译期试着对这个值求值 */
    static constexpr int value = 
        Fib<N - 1>::value + Fib<N - 2>::value;
};

然后再处理 N 为 1 和 2 时的特殊情况，注意！！！我要特化了！！！

处理 $F_{0} = 1$

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template <>
struct Fib<0> {
    static constexpr int value = 1;
};

处理 $F_{1} = 1$

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template <>
struct Fib<1> {
    static constexpr int value = 1;
};

然后我们来测试一下：

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static_assert(Fib<20>::value == 10946, "You wrote a bug");

嗯！我没写出 bug！

偏特化

后面讲到模版匹配规则的时候会再详细来说。
可以先看参考文献里的资料。

参考文献

• [1] wuye9036, CppTemplateTutorial
• [2] en.cppreference.com, constexpr specifier (since C++11)
• [3] en.cppreference.com, partial template specialization