模板化函数模板特化

Question

我想为模板函数编写一个特化，其中特化的类型本身就是一个模板化类型。 （我使用的是 C++11 或更高版本。）

在下面的示例代码中，我有通用函数convertTo 和int 的工作特化，允许我使用convertTo<int>(s)（如图所示）。但我不知道如何为 std::set<T> 编写专业化。这是我尝试过的：

#include <string>
#include <sstream>
#include <set>
#include <unordered_set>
using namespace std;

// generic version
template<class T> T convertTo(const char* str) {
  T output;
  stringstream ss(str, stringstream::in);
  ss >> output;
  return output;
}

// specialization for int. works.
template <>
int convertTo<int>(const char* str) {
  return atoi(str);
}

template <>
template<class T> set<T> convertTo<set<T>>(const char* str) {
  set<T> S;
  // TODO split str by comma, convertTo<T>(each element) and put into S
  return S;
}

template <>
template<class T> unordered_set<T> convertTo<unordered_set<T>>(const char* str) {
  unordered_set<T> S;
  // TODO split str by comma, convertTo<T>(each element) and put into S
  return S;
}

int main() {
  float f = convertTo<float>("3.141");
  int i = convertTo<int>("123");
  set<int> os = convertTo<set<int>>("9,8,7,6");
  unordered_set<int> os = convertTo<unordered_set<int>>("9,8,7,6");
  return 0;
}

使用 g++ 6.3.0 我收到错误消息：

 too many template parameter lists in declaration of ‘std::set<T> convertTo(const char*)’

所以我尝试注释掉尝试的专业化上方的template<> 行，但后来我得到：

non-class, non-variable partial specialization ‘convertTo<std::set<T, std::less<_Key>, std::allocator<_CharT> > >’ is not allowed

我不明白。我不打算写部分专业化？

我不想使用template<class Container>，因为我希望能够为不同的容器类编写特定的代码。 （我的代码中的其他模板类需要这个。）

有什么建议吗？

Answer 1

无论出于何种原因，这个问题的常见答案是转发到实现结构的静态方法。结构可以部分特化，所以这确实解决了这个问题。但通常最好使用重载；这有多种原因，但在这里我将简单地限制自己说每个实现的样板更少。你可以这样做：

template <class T>
struct tag{}; // implementation detail

template<class T>
T convertTo(const char* str, tag<T>) {
  T output;
  stringstream ss(str, stringstream::in);
  ss >> output;
  return output;
}

int convertTo(const char* str, tag<int>) {
  return atoi(str);
}

template<class T>
set<T> convertTo(const char* str, tag<set<T>>) {
  set<T> S;
  // TODO split str by comma, convertTo<T>(each element) and put into S
  return S;
}

template<class T>
unordered_set<T> convertTo(const char* str, tag<unordered_set<T>>) {
  unordered_set<T> S;
  // TODO split str by comma, convertTo<T>(each element) and put into S
  return S;
}

template <class T>
T convertTo(const char * s) {
    return convertTo(s, tag<T>{});
};

所有带有两个参数的convertTo 现在都只是重载，这很好。面对convertTo 的用户只需使用我们的小标签结构调用两个参数形式，以与部分特化完全相同的方式控制调度。

此技术还有许多其他有趣的优点，例如使用额外的类似tag 的结构和派生基转换更精确地控制重载解析的能力，ADL/2 阶段查找的实用程序，但它有点超出范围。

Answer 2

部分特化是指您指定模板类型的一部分，而不是全部。例如，

template <>
template<class T> set<T> convertTo<set<T>>(const char* str)

如果允许部分函数特化，将部分特化set<T>。

处理这个问题的两种主要方法是通过删除template<> 部分来代替重载，或者更好地切换到使用模板类专业化。重载的问题在于，如果您使用另一个模板（如set<T>）或单一类型（如int）重载，它看起来有些不同，并且混合专业化和重载几乎肯定不会像你一样工作期待。

因此，模板类专业化通常是最好的方法，可以这样做：

// Generic version
template <typename T>
class Converter {
  public:
    T operator() (const char* str) {
          T output;
          stringstream ss(str, stringstream::in);
          ss >> output;
          return output;
    }
};

template <>
class Converter<int> {
  public:
    int operator() (const char* str) {
        return atoi(str);
    }
};

// ...

template <typename T>
T convertTo(const char* str) {
    return Converter<T>{}(str);
}

这样你就可以毫无问题地使用你想要的任何类型的专业化课程。