多种类型的类模板专业化

Question

我发现了几个类似问题的问题，但找不到针对我特殊情况的直接答案。模板的整个语法让我非常困惑，因此我可能会误解了一些东西。

我有一个应该接受每种类型的类模板。简单的例子：

template <class T>
class State {
  public:
    void set(T newState);
    T get();
  private:
    T state;
};

template <class T>
void State<T>::set(T newState){
  state = newState;
}

template <class T>
T State<T>::get(){
  return state;
}

现在，我想为一组类型提供一个专门的模板，为这些类型添加一个附加功能。从到目前为止的发现，我可以利用所谓的type_traits，但是如何精确地使用它们来实现这一点对我来说仍然是一个谜。

如果有这种针对int类型的专业化，但是我不想允许所有其他int和float变体，而不是只为int类型编写这种特性。我找到了std :: is_arithmetic，但不知道如何利用它来实现这一目标。

template <>
class State <int> {
  public:
    void set(int newState);
    int get();
    int multiplyState(int n);
  private:
    int state;
};

void State<int>::set(int newState){
  state = newState;
}

int State<int>::get(){
  return state;
}

int State<int>::multiplyState(int n){
  return state*n;
}

Answer 1

您可以将部分模板专业化与SFINAE结合使用以实现以下目的：

#include <type_traits>

template <class T, typename = void>
class State
{
    T state;

public:
    void set(T newState)
    {
        state = newState;
    }

    T get()
    {
      return state;
    }
};

template <typename T>
class State<T, std::enable_if_t<std::is_arithmetic_v<T>>>
{
    T state;

public:
    void set(int newState)
    {
        state = newState;
    }

    int get()
    {
        return state;
    }

    int multiplyState(int n)
    {
        return state*n;
    }
};

这里的例子

这里的窍门在于使用第二个模板参数（可以不命名，并使用默认参数）。当您使用类模板的特殊化时，例如，，State<some_type>编译器必须弄清楚应该使用哪个模板。为此，它必须以某种方式将给定的模板参数与每个模板进行比较，并确定最匹配的模板参数。

实际完成此匹配的方法是，尝试从给定的模板参数中推断出每个局部专业化的参数。例如，在的情况下State<int>，模板参数将为intand void（后者是存在的，因为主模板的第二个参数的默认参数）。然后，我们尝试为我们唯一的局部专业化推论

template <typename T>
class State<T, std::enable_if_t<std::is_arithmetic_v<T>>>;

从模板参数开始int, void。我们的部分专业化具有单个参数T，可以直接从第一个模板参数be推导出int。至此，我们已经完成了所有参数的推导（这里只有一个）。现在，我们将推导的参数代入部分专业化：中State<T, std::enable_if_t<std::is_arithmetic_v<T>>>。我们最后得到State<int, void>，它与的初始参数列表匹配int, void。因此，部分模板专业化适用。

现在，如果相反，我们写了State<some_type>，这里some_type不是一个算术类型，那么该过程将是相同的最高的地方，我们已经成功地推导出的参数部分特是点some_type。同样，我们将参数代入部分专业化State<T, std::enable_if_t<std::is_arithmetic_v<T>>>。但是，std::is_arithmetic_v<some_type>现在将是false，这将导致std::enable_if_t<…>未定义并且替换失败。由于在这种情况下替换失败不是错误，因此这仅意味着部分专业化不是此处的选择，而是将使用主模板。

如果存在多个匹配的局部专业，则必须对它们进行排名以选择最佳匹配。实际的过程非常复杂，但是通常归结为选择最具体的专业。