6 函数模板和类模板

6 函数模板和类模板

所谓函数模板，实际上是建立一个通用函数，其函数类型和形参类型不具体指定，用一个虚拟的类型来代表。这个通用函数就称为函数模板。
1）C++提供两种模板机制：函数模板、类模板
2）类属 —— 类型参数化，又称参数模板
使得程序（算法）可以从逻辑功能上抽象，把被处理的对象（数据）类型作为参数传递。
总结：
 模板把函数或类要处理的数据类型参数化，表现为参数的多态性，称为类属。
 模板用于表达逻辑结构相同，但具体数据元素类型不同的数据对象的通用行为。

6.1函数模板

6.1.1函数模板语法

template < 类型形式参数表 >
类型形式参数的形式为：
typename T1 , typename T2 , …… , typename Tn
或 class T1 , class T2 , …… , class Tn
函数模板调用
myswap(a, b); //显示类型调用
myswap(a, b); //自动数据类型推导

6.1.2函数模板和模板函数

编译器根据具体参数类型生成不同的模板函数。

6.1.3函数模板做函数参数

template
void sortArray(T *a, T2 num) {}

6.1.4函数模板遇上函数重载

函数模板和普通函数区别结论：
函数模板不允许自动类型转化
普通函数能够进行自动类型转换
函数模板和普通函数在一起，调用规则：
1 函数模板可以像普通函数一样被重载
2 C++编译器优先考虑普通函数
3 如果函数模板可以产生一个更好的匹配，那么选择模板
4 可以通过空模板实参列表的语法<>限定编译器只通过模板匹配

6.1.5 C++编译器模板机制剖析

编译器编译原理
gcc主要特征：
1）gcc是一个可移植的编译器，支持多种硬件平台
2）gcc不仅仅是个本地编译器，它还能跨平台交叉编译。
3）gcc有多种语言前端，用于解析不同的语言。
4）gcc是按模块化设计的，可以加入新语言和新CPU架构的支持
5）gcc是自由软件
gcc编译过程 ：
预处理（Pre-Processing）
编译（Compiling）
汇编（Assembling）
链接（Linking）
结论：gcc编译工具是一个工具链。。。。

函数模板机制结论
编译器并不是把函数模板处理成能够处理任意类的函数
编译器从函数模板通过具体类型产生不同的函数
编译器会对函数模板进行两次编译：
在声明的地方对模板代码本身进行编译；在调用的地方对参数替换后的代码进行编译。

6.2类模板

6.2.1为什么需要类模板

 类模板用于实现类所需数据的类型参数化
 类模板在表示如数组、表、图等数据结构显得特别重要，
这些数据结构的表示和算法不受所包含的元素类型的影响

6.2.2继承中的类模板语法

 从类模板A派生普通类B
子类从模板类继承的时候,需要让编译器知道 父类的数据类型具体是什么
 从类模板A派生类模板B

6.2.3类模板语法知识体系梳理

6.2.3.1所有的类模板函数写在类的内部

6.2.3.2所有的类模板函数写在类的外部，在一个cpp中

注意为函数的三要素（名称 参数 返回值）加上
友元函数：用友元函数重载 << >>，声明时要加上
friend ostream& operator<< (ostream &out, Complex &c3) ;
结论：友元函数只用来进行 左移 右移操作符重载。
本质是：模板是两次编译生成的，第一次生成的函数头和第二次生成的函数头 不一样

6.2.3.3所有的类模板函数写在类的外部，在不同的.h和.cpp中,

在main函数文件中要包含.cpp文件（#include “demo.cpp”），不然找不到函数体

建议使用第一种（最好）or第三种

6.2.3.4总结

归纳以上的介绍，可以这样声明和使用类模板：（看看，主要多练习）（声明 定义 调用）

1. 先写出一个实际的类。由于其语义明确，含义清楚，一般不会出错。
2. 将此类中准备改变的类型名(如int要改变为float或char)改用一个自己指定的虚拟类型名(如上例中的numtype)。
3. 在类声明前面加入一行，格式为：
   template
   如：
   template //注意本行末尾无分号
   class Compare
   {…}; //类体
4. 用类模板定义对象时用以下形式：
   类模板名<实际类型名> 对象名;
   类模板名<实际类型名> 对象名(实参表列);
   如：
   Compare cmp;
   Compare cmp(3,7);
5. 如果在类模板外定义成员函数，应写成类模板形式：
   template
   函数类型 类模板名<虚拟类型参数>::成员函数名(函数形参表列) {…}

关于类模板的几点说明：

1. 类模板的类型参数可以有一个或多个，每个类型前面都必须加class，如：
   template
   class someclass
   {…};
   在定义对象时分别代入实际的类型名，如：
   someclass obj;
2. 和使用类一样，使用类模板时要注意其作用域，只能在其有效作用域内用它定义对象。
3. 模板可以有层次，一个类模板可以作为基类，派生出派生模板类。

6.2.4类模板中的static关键字

 从类模板实例化的每个模板类有自己的类模板数据成员，该模板类的所有对象共享一个static数据成员
 和非模板类的static数据成员一样，模板类的static数据成员也应该在文件范围定义和初始化
 每个模板类有自己的类模板的static数据成员副本

6.3类模板在项目开发中的应用

小结
 模板是C++类型参数化的多态工具。C++提供函数模板和类模板。
 模板定义以模板说明开始。类属参数必须在模板定义中至少出现一次。
 同一个类属参数可以用于多个模板。
 类属参数可用于函数的参数类型、返回类型和声明函数中的变量。
 模板由编译器根据实际数据类型实例化，生成可执行代码。实例化的函数模板称为模板函数；实例化的类模板称为模板类。
 函数模板可以用多种方式重载。
 类模板可以在类层次中使用 。

训练题：数组模板类（MyVector）完成对int、char、Teacher类型元素的管理

结论1： 如果把Teacher放入到MyVector数组中，并且Teacher类的属性含有指针，就是出现深拷贝和浅拷贝的问题。
结论2：需要Teacher封装的函数有：
1） 重写拷贝构造函数
2） 重载等号操作符
3） 重载左移操作符。
理论提高：所有容器提供的都是值（value）语意，而非引用（reference）语意。容器执行插入元素的操作时，内部实施拷贝动作。所以STL容器内存储的元素必须能够被拷贝（必须提供拷贝构造函数）。