1.泛型编程

1.1:交换两个数(C语言)

1.2:交换两个数(C++)

1.3:泛型编程

2:函数模板

2.1:函数模板的概念

2.2:函数模板的格式

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2.3:函数模板的原理

2.4:模板的实例化 

2.4.1:隐式实例化

2.4.2:显式实例化:在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型.

2.4.2.1:代码1

2.4.2.2:代码2(强制类型转换)

2.4.2.3:代码3(显式实例化)

2.5:模板参数的匹配规则

2.5.1:代码1(有现成的,匹配现成的)

2.5.2:代码2(有现成的,但是不能够匹配,有模版的前提下,就会选择自己实例化模板)

3.:类模板

3.1:类模板的定义格式

3.2:类模板的实例化

3.2.1:代码1

3.2.2:代码2(类模板中函数放在类外进行定义时,需要加模板参数列表)

---

1.泛型编程

在C语言阶段,我们交换两个数通过使用指针来进行交换，在C++阶段,有了引用以后,我们可以通过使用引用来交换两个数.

1.1:交换两个数(C语言)

<code>#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>

using namespace std;

void Swap(int *e1,int *e2)

{

int temp = *e1;

*e1 = *e2;

*e2 = temp;

}

int main()

{

int a = 0;

int b = 0;

scanf("%d %d", &a, &b);

printf("交换前:a = %d, b = %d\n", a, b);

Swap(&a, &b);

printf("交换后:a = %d, b = %d\n", a, b);

return 0;

}

1.2:交换两个数(C++)

<code>#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>

using namespace std;

void Swap(int &e1,int &e2)

{

int temp = e1;

e1 = e2;

e2 = temp;

}

int main()

{

int a = 0;

int b = 0;

scanf("%d %d", &a, &b);

printf("交换前:a = %d, b = %d\n", a, b);

Swap(a,b);

printf("交换后:a = %d, b = %d\n", a, b);

return 0;

}

但是,有个通病,如果这样子的话,针对不同的数据类型,我们每次在进行交换的时候,需要分别单独造轮子,那么极其不方便.

1.3:泛型编程

<code>

void Swap(int & element1,int & element2)

{

int temp = element1;

element1 = element2;

element2 = temp;

}

void Swap(double & element1,double & element2)

{

double temp = element1;

element1 = element2;

element2 = temp;

}

void Swap(char & element1, char & element2)

{

char temp = element1;

element1 = element2;

element2 = temp;

}

使用函数重载虽然可以实现，但是有几个不好的地方：

1. 重载的函数仅仅是类型不同,代码复用率比较低，只要有新类型出现时，就需要用户自己增加对应的函数.2. 代码的可维护性比较低，一个出错可能所有的重载均出错.

那

能否告诉编译器一个模子,让编译器根据不同的类型利用该模子来生成代码

呢？

如果在

C++

中，也能够存在这样一个

模具

，通过给这个模具中

填充不同材料

(

类型

)

，来

获得不同材料的铸件~

(

即生成具体类型的代码),那么会省力很多,

巧的是

前人早已将树栽好，我们只需要在此乘凉.

泛型编程:编写与类型无关的通用代码，是代码复用的一种手段。模板是泛型编程的基础

2:函数模板

2.1:函数模板的概念

函数模板代表了一个函数家族，该函数模板与类型无关，在使用时被参数化，根据实参类型产生函数的特定类型版本.

2.2:函数模板的格式

template<typename T1,typename T2,.....,typename Tn>

返回值类型 函数名(参数列表){}

<code>#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>

using namespace std;

/*

* typename是用来定义模板参数的关键字,也可以使用class

*/

template<typename T>

void Swap(T & element1,T & element2)

{

T temp = element1;

element1 = element2;

element2 = temp;

}

int main()

{

int a = 0;

int b = 0;

double c = 0.0;

double d = 0.0;

scanf("%d %d", &a, &b);

printf("交换前:a = %d, b = %d\n", a, b);

Swap(a,b);

printf("交换后:a = %d, b = %d\n", a, b);

scanf("%lf %lf", &c, &d);

printf("交换前:c = %lf, d = %lf\n", c, d);

Swap(c,d);

printf("交换后:c = %lf, d = %lf\n", c, d);

return 0;

}

2.3:函数模板的原理

那么如何解决上面的问题呢?瓦特改良蒸汽机，人类开始了工业革命，解放了生产力。机器生 产淘汰掉了很多手工产品。本质是什么，重复的工作交给了机器去完成。有人给出了一句结论:懒人创造世界.

函数模板是一个蓝图，它本身并不是函数，是编译器用使用方式产生特定具体类型函数的模具。所以其实模板就是将本来应该我们做的重复的事情交给了编译器~

 

在编译器编译阶段

，对于模板函数的使用，

编译器需要根据传入的实参类型来推演生成对应类型的函数

以供 调用。

比如:

当用double类型使用函数模板时，编译器通过对实参类型的推演，将T确定为double类型,然后产生一份专门处理double类型的代码

，对于字符类型也是如此.

2.4:模板的实例化 

编译通过推出类型,用函数模板,生成对应的函数,这个过程叫做模板实例化.

2.4.1:隐式实例化

概念:隐式实例化,由编译器根据实参来推演模板参数的实际类型.

<code>#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>

using namespace std;

template <class T>

T Add(const T & element1,const T & element2)

{

return element1 + element2;

}

int main()

{

int a1 = 10, a2 = 20;

double d1 = 10.1, d2 = 20.1;

//隐式实例化,由编译器根据实参来推演模板参数的实际类型

cout << Add(a1, a2) << endl;

cout << Add(d1, d2) << endl;

return 0;

}

2.4.2:显式实例化:在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型.

2.4.2.1:代码1

<code>#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>

using namespace std;

template <class T>

T Add(const T & element1,const T & element2)

{

return element1 + element2;

}

int main()

{

int a1 = 10, a2 = 20;

double d1 = 10.1, d2 = 20.1;

/*

* 该语句不能通过编译，因为在编译期间，当编译器看到该实例化时，需要推演其实参类型

通过实参a1将T推演为int，通过实参d1将T推演为double类型，但模板参数列表中只有一个T，编译器无法确定此处到底该将T确定为int 或者 double类型而报错

注意：在模板中,编译器一般不会进行类型转换操作，因为一旦转化出问题,编译器就会当背锅侠了

*/

cout << Add(a1, d2);

return 0;

}

 

该语句不能通过编译，因为在编译期间，当编译器看到该实例化时，需要推演其实参类型

通过实参a1将T推演为int，通过实参d1将T推演为double类型，但模板参数列表中只有一个T,编译器无法确定此处到底该将T确定为int 或者 double类型而报错~

PS:在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作，因为一旦转化出问题，编译器就成了背锅侠~

2.4.2.2:代码2(强制类型转换)

<code>#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>

using namespace std;

template <class T>

T Add(const T& element1, const T& element2)

{

return element1 + element2;

}

int main()

{

int a1 = 10, a2 = 20;

double d1 = 10.1, d2 = 20.1;

//方案一强制类型转换

cout << Add(a1, (int)d2) << endl;

return 0;

}

2.4.2.3:代码3(显式实例化)

在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型.

PS:如果类型不匹配，编译器会尝试进行隐式类型转换，如果无法转换成功编译器将会报错

<code>#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>

using namespace std;

template <class T>

T Add(const T& element1, const T& element2)

{

return element1 + element2;

}

int main()

{

int a1 = 10, a2 = 20;

double d1 = 10.1, d2 = 20.1;

//显式实例化

cout << Add<int>(a1, d2) << endl;

return 0;

}

2.5:模板参数的匹配规则

1.一个非模板参数可以和一个同名的函数模板同时存在,而且该函数模板还可以被实例化为非模板函数即有现成的,匹配现成的~

2.对于非模板函数与同名函数模板,如果其他条件都相同,在调动时会优先调用非模板函数而不是从该模板产生出一个实例.如果模板可以产生一个具有更好匹配的函数,那么将会选择模板即有现成的,但是不能够匹配,有模版的前提下,就会选择自己实例化模板~

2.5.1:代码1(有现成的,匹配现成的)

<code>#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>

using namespace std;

template <class T>

T Add(T& element1,T& element2)

{

return element1 + element2;

}

int Add(int & element1,int & element2)

{

return element1 + element2;

}

int main()

{

int a1 = 10, a2 = 20;

double d1 = 10.1, d2 = 20.1;

//有现成的,匹配现成的

cout << Add(a1, a2) << endl;

return 0;

}

2.5.2:代码2(有现成的,但是不能够匹配,有模版的前提下,就会选择自己实例化模板)

<code>#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>

using namespace std;

template <class T>

T Add(T& element1,T& element2)

{

return element1 + element2;

}

int Add(int & element1,int & element2)

{

return element1 + element2;

}

int main()

{

int a1 = 10, a2 = 20;

double d1 = 10.1, d2 = 20.1;

//有现成的,但是不能够匹配,有模版的前提下,就会选择自己实例化模板

cout << Add(d1, d2) << endl;

return 0;

}

3.:类模板

3.1:类模板的定义格式

<code>template<class T1,class T2,...,class Tn>

class 类模板名

{

//类内成员定义

};

3.2:类模板的实例化

类模板实例化与函数模板实例化不同,类模板实例化需要在类模板名字后面跟<>,然后将实例化的类型放在<>中即可,类模板名字不是真正的类,而实例化的结果才是真正的类.

3.2.1:代码1

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>

using namespace std;

template <class T>

class Stack

{

public:

void Push(const T & data)

{

///

}

private:

int* _Node;

int _top;

int _capacity;

};

int main()

{

//同一个模板显示实例化出的两个不同类型

Stack<int> st1;

Stack<double> st2;

return 0;

}

3.2.2:代码2(类模板中函数放在类外进行定义时,需要加模板参数列表)

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>

using namespace std;

template <class T>

class Stack

{

public:

//进行生命

void Push(const T& data);

private:

int* _Node;

int _top;

int _capacity;

};

/注意:类模板中函数放在类外进行定义时，需要加模板参数列表

template<class T>

void Stack<T>::Push(const T& data);