C++ 重载和模板

1.operator

operator关键字用于定义运算符重载（Operator Overloading）或类型转换运算符（Type Conversion Operator）。其核心作用是让自定义类型（如类、结构体）能够像内置类型一样使用运算符（如+, ==, <<）或进行类型转换。

1.运算符重载

1.语法与作用
operator关键字后接运算符符号（如+, -, []），用于定义自定义类型的运算符行为。

2.运算符重载的规则
1.可重载的运算符：如+, -, *, /, ==, [], (), <<, >>等。
2.不可重载的运算符：., ::, ?:, sizeof, typeid等。

3.成员函数 vs 非成员函数：
1.成员函数：左侧操作数是this对象，参数只需右侧操作数（如a + b中的b）。
2.非成员函数：需显式指定左右操作数。

2.类型转换运算符中的operator

1.语法与作用
operator关键字后接目标类型名，用于定义从当前类型到其他类型的转换规则。

2.避免隐式转换风险：过多隐式转换会导致代码行为不可预期。
1.方法：C++ Core Guidelines C.60：单参数构造函数和类型转换运算符应标记为explicit。

2.模板

模板（Templates） 是一种泛型编程机制，允许你编写与类型无关的代码，从而实现高度可复用的组件。

1.函数模板

1.语法
1.template：声明这是一个模板定义。
2.typename（或 class）：指定 T 为一个类型参数。
3.T 是一个占位符，代表未来使用模板时指定的具体类型。

2.推荐使用 typename
1.语义更明确
typename 直观地表明 “这里需要一个任意类型”，而 class 可能误导读者认为 “只能接受类类型”。

2.消除嵌套依赖名称的歧义
在模板内部，当引用依赖于模板参数的嵌套类型时，必须使用 typename 标识这是一个类型（而非变量或函数）。

class仅适用于类类型，无法表示其他类型（如enum或typedef）。

2.类模板

函数模板会自动推导T的类型，类模板需要显式指定。

3.模板机制与编译过程

两阶段编译（Two-Phase Translation）：
1.第一阶段：检查模板定义的语法正确性。
2.第二阶段：实例化模板，并检查模板代码的使用是否合法（如T是否支持operator>）。

模板实例化（Instantiation）：
1.隐式实例化：编译器根据调用自动生成代码。
2.显式实例化：手动指定需要生成的实例（减少编译时间）。
template class Vector; // 显式实例Vector

分离编译问题：模板定义通常需放在头文件中（因编译时实例化需完整定义）。

4.模板特化

模板特化允许你为模板的特定类型参数提供定制实现。这使你能够在保持模板通用性的同时，针对某些特殊类型优化或改变行为。

模板特化分为全特化和偏特化

1.全特化

为特定类型提供完全定制的实现。

1.语法

template <>  // 空模板参数列表
返回类型 模板名<特化类型>(参数列表) { /* 实现 */ }

2.偏特化

为一组类型（如指针、引用或满足特定条件的类型）提供定制实现（仅适用于类模板）

1.语法

template <模板参数列表>
class 模板名<特化参数列表> { /* 实现 */ }

2. 注意项

1.函数模板只能全特化，不能偏特化。若需类似偏特化效果，可使用函数重载：
2.特化需与通用模板声明在同一命名空间。
3.特化的声明和定义需保持一致

5.模板元编程

C++ 中一种独特的编程技术，它利用模板在编译时执行计算，将传统运行时的任务提前到编译阶段完成。这种技术可以优化性能、生成更高效的代码，并实现编译时类型检查。

1. 可变参数模板（Variadic Templates）

是 C++11 引入的强大特性，允许模板接受任意数量、任意类型的参数。这为泛型编程提供了极大的灵活性，是标准库中std::tuple、std::make_shared等组件的基础。
1.基本语法
1.参数包（Parameter Pack）
1.模板参数包：template <typename… Args>
表示任意数量的类型参数。
2.函数参数包：Args… args
表示任意数量的函数参数。