C++:模版初阶

敲代码的奥豆 2024-10-01 16:05:05 阅读 57

目录

一、泛型编程

二、函数模版

概念

格式

原理

 实例化

模版参数的匹配原则 

三、类模版

定义格式

实例化


一、泛型编程

    如何实现一个通用的交换函数呢?

<code>void Swap(int& left, int& right)

{

 int temp = left;

 left = right;

 right = temp;

}

void Swap(double& left, double& right)

{

 double temp = left;

 left = right;

 right = temp;

}

void Swap(char& left, char& right)

{

 char temp = left;

 left = right;

 right = temp;

}

......

使用函数重载虽然可以实现,但是有一下几个不好的地方:

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  

 

 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),那将会节省许多头发,巧的是前人早已将树栽好,我们只 需在此乘凉。

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。

 

二、函数模版

概念

     所谓模板,实际上是建立一个通用函数或类,其类内部的类型和函数的形参类型不具体指定,用一个虚拟的类型来代表,这种通用的方式称为模板,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。 

格式

template<typename T1,typename T2,typename T3.......>

返回值类型 函数名(参数列表){}

<code>template<typename T>

void Swap( T& left,  T& right)

{

T temp = left;

left = right;

right = temp;

}

注意:typename是用来定义模板参数关键字,也可以使用class(切记:不能使用struct代替 class)  

原理

    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。

 实例化

    用不同类型的参数使用函数模板时,称为函数模板的实例化,模板参数实例化分为:隐式实例化显式实例化

1. 隐式实例化:让编译器根据实参推演模板参数的实际类型

<code>template<class T>

T Add(const T& left, const T& right)

{

   return left + right;

}

int main()

{

   int a1 = 10, a2 = 20;

   double d1 = 10.0, d2 = 20.0;

   Add(a1, a2);

   Add(d1, d2);

   return 0;

}

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,编译器就需要 背黑锅    

Add(a1, d1);

此时有两种处理方式:

1. 用户自己来强制转化

2. 使用显式实例化

Add(a, (int)d);

2. 显式实例化:在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型

int main(void)

{

   int a = 10;

   double b = 20.0;

   

   // 显式实例化

   Add<int>(a, b);

   return 0;

}

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。

模版参数的匹配原则 

1. 一个非模板函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这 个非模板函数

// 专门处理int的加法函数

 int Add(int left, int right)

{

     return left + right;

}

 

 // 通用加法函数

 template<class T>

 T Add(T left, T right)

{

     return left + right;

}

 

 void Test()

{

     Add(1, 2);       // 与非模板函数匹配,编译器不需要特化

     Add<int>(1, 2);  // 调用编译器特化的Add版本

}

 2. 对于非模板函数和同名函数模板,如果其他条件都相同,在调动时会优先调用非模板函数而 不会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, 那么将选择模板

// 专门处理int的加法函数

 int Add(int left, int right)

{

     return left + right;

}

 

 // 通用加法函数

 template<class T1, class T2>

 T1 Add(T1 left, T2 right)

{

     return left + right;

}

 

 void Test()

{

     Add(1, 2);     // 与非函数模板类型完全匹配,不需要函数模板实例化

     Add(1, 2.0);   // 模板函数可以生成更加匹配的版本,编译器根据实参生成更加匹配的

Add函数

}

三、类模版

定义格式

templateclass T1, class T2, ..., class Tn>

class 类模板名

{

// 类内成员定义

};

#include<iostream>

using namespace std;

// 类模版

template<typename T>

class Stack

{

public:

Stack(size_t capacity = 4)

{

_array = new T[capacity];

_capacity = capacity;

_size = 0;

}

void Push(const T& data);

private:

T* _array;

size_t _capacity;

size_t _size;

};

template<class T>

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

{

// 扩容

_array[_size] = data;

++_size;

}

int main()

{

Stack<int> st1;    // int

Stack<double> st2; // double

return 0;

}

     模版不建议声明和定义分离到两个文件.h 和.cpp会出现链接错误。

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。

// Stack是类名,Stack才是类型

Stackint> st1;    // int

Stackdouble> st2; // double


     本篇关于模版的一些知识就到这里了,希望对各位有帮助,如果有错误欢迎指出。

 



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