C++--模板的概念和意义、深入理解函数模板、类模板的概念和意义
一.模板的概念与意义
Q:C++中有几种交换变量的方法？
定义宏代码与定义函数
A.定义宏代码
优点：代码复用，适合所有的类型
缺点：编译器不知道宏的存在，缺少类型检查
B.定义函数
优点：真正的函数调用,编译器对类型进行检查
缺点：根据类型重复定义函数，无法代码复用
C.泛型编程--不考虑具体数据类型的编程方式
Swap泛型写法中的T不是一个具体的数据类型，而是泛指任意的数据类型
C++中的泛型编程
函数模板--一种特殊的函数可用不同类型进行调用，看起来和普通函数很相似，区别是类型可被参数化
函数模板的语法规则
1.template关键字用于声明进行泛型编程
2.typename关键字用于声明泛指类型
函数模板的使用--自动类型推导和具体类型推导
函数模板的代码示例
#include
#include
using namespace std;
template < typename T >
void Swap(T& a, T& b)
{
T c = a;
a = b;
b = c;
}
template < typename T >
void Sort(T a[], int len)
{
for(int i=0; i a[j] )
{
Swap(a[i], a[j]);
}
}
}
}
template < typename T >
void Println(T a[], int len)
{
for(int i=0; i 运行结果
二.深入理解函数模板
A.函数模板深入理解
1.编译器从函数模板通过具体类型产生不同的函数
2.编译器会对函数模板进行两次编译--对模板代码本身进行编译，对参数替换后的代码进行编译
注意事项--函数模板本身不允许隐式类型转换，在自动推导类型时，必须严格匹配，显示类型指定时，能够进行隐式类型转换
代码示例
#include
#include
using namespace std;
class Test
{
Test(const Test&);
public:
Test()
{
}
};
template < typename T >
void Swap(T& a, T& b)
{
T c = a;
a = b;
b = c;
}
typedef void(FuncI)(int&, int&);
typedef void(FuncD)(double&, double&);
int main()
{
FuncI* pi = Swap; // 编译器自动推导 T 为 int
FuncD* pd = Swap; // 编译器自动推导 T 为 double
cout << "pi = " << reinterpret_cast(pi) << endl;
cout << "pd = " << reinterpret_cast(pd) << endl;
return 0;
} B.函数模板可以定义任意多个不同的参数类型
C.对于多参数函数模板
1.无法自动推导返回值类型
2.可以从左向右部分指定类型参数
代码示例
#include
#include
using namespace std;
template
< typename T1, typename T2, typename T3 >
T1 Add(T2 a, T3 b)
{
return static_cast(a + b);
}
int main()
{
// T1 = int, T2 = double, T3 = double
int r1 = Add(0.5, 0.8);
// T1 = double, T2 = float, T3 = double
double r2 = Add(0.5, 0.8);
// T1 = float, T2 = float, T3 = float
float r3 = Add(0.5, 0.8);
cout << "r1 = " << r1 << endl; //被强制转换为int类型所以 r1 = 1
cout << "r2 = " << r2 << endl; // r2 = 1.3
cout << "r3 = " << r3 << endl; // r3 = 1.3
return 0;
}
Q:当函数重载遇见函数模板会发生什么？
函数模板可以优先考虑普通函数
1.C++编译器优先考虑普通函数
2.如果函数模板可以产生一个更好的匹配，那么选择模板
3.如果通过空模板实参列表限定编译器只匹配模板
代码分析
#include
#include
using namespace std;
template < typename T >
T Max(T a, T b)
{
cout << "T Max(T a, T b)" << endl;
return a > b ? a : b;
}
int Max(int a, int b)
{
cout << "int Max(int a, int b)" << endl;
return a > b ? a : b;
}
template < typename T >
T Max(T a, T b, T c)
{
cout << "T Max(T a, T b, T c)" << endl;
return Max(Max(a, b), c);//对第一个函数模板进行了重载
}
int main()
{
int a = 1;
int b = 2;
//c++编译器优先考虑普通函数
cout << Max(a, b) << endl; // 普通函数 Max(int, int)
cout << Max<>(a, b) << endl; // 函数模板 Max(int, int)
cout << Max(3.0, 4.0) << endl; // 函数模板 Max(double, double)
cout << Max(5.0, 6.0, 7.0) << endl; // 函数模板 Max(double, double, double)
cout << Max('a', 100) << endl; // 普通函数 Max(int, int)
return 0;
} 运行结果
三.类模板的概念和意义
C++中的类模板
1.以相同的方式处理不同的类型
2.在类声明前使用template进行标识
3.
类模板的应用
1.只能显示指定具体类型，无法自动推导
2.使用具体类型
声明的泛指类型T可以出现在类模板的任意地方，编译器对类模板的处理方式和函数模板相同
1.从类模板通过具体类型产生不同的类
2.在声明的地方对类模板代码本身进行编译
3.在使用的地方对参数替换后的代码进行编译
代码示例
#include
#include
using namespace std;
template < typename T >
class Operator
{
public:
T add(T a, T b)
{
return a + b;
}
T minus(T a, T b)
{
return a - b;
}
T multiply(T a, T b)
{
return a * b;
}
T divide(T a, T b)
{
return a / b;
}
};
string operator-(string& l, string& r)//全局函数对减法进行重载
{
return "Minus";
}
int main()
{
Operator op1;
cout << op1.add(1, 2) << endl;
Operator op2;
cout << op2.add("D.T.", "Software") << endl;
cout << op2.minus("D.T", "Software") << endl;
return 0;
} 运行结果