(C++) 07 C++ 模板和STL

1.模板

1.1 模板的概念

其实就是其他语言里的 泛型，函数模板的声明要放在具体实现函数的上方

#include
using namespace std;

void swap_int(int& a, int& b) {
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

void swap_double(double& a, double& b) {
	double temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

//函数模板--- typename可以替换成class 即 template 效果一样
template<typename T>//声明一个模板，告诉编译器后面代码中的T不要报错，代表一个通用类型
void swap_T(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

template<class T>
void mySort(T arr[] ,int len) 
{
	for (int i = 0; i < len; i++)
	{
		int max = i;
		for (int j = i+1; j < len; j++)
		{
			if (arr[max]<arr[j])
			{
				max = j;
			}
		}

		if (max!=i)
		{
			T temp = arr[max];
			arr[max] = arr[i];
			arr[i] = temp;
		}
	}
}

void test01()
{
	//测试char数组
	char charArr[] = "bdace";
	mySort(charArr, sizeof(charArr) / sizeof(char));
}

void test02()
{
	//测试int数组
	int intArr[] = {2,1,4,5,6,7,8,2};
	mySort(intArr, sizeof(intArr) / sizeof(int));
}

int main() {

	int a = 10, b = 20;
	//swap_int(a, b);

	//1、自动类型推导
	swap_T(a, b);//用模板的好处就是类型可以不指定
	cout << "a=" << a << endl;
	//2、显示指定类型
	swap_T<int>(a, b);
	cout << "a=" << a << endl;

	system("pause");
	return 0;
}

1.2 函数模板

1.2.1 普通函数与函数模板区别

（1）普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换–如’a’转为 ASCII的 99）
（2）函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
（3）如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换

1.2.2 模板的局限性

如果T的数据类型传入的是自定义类型，会无法正常运行，为了解决这种问题，C++提供了模板的重载，可以为这些特定的类型 提供 具体的模板。

template<class T>
bool myCompare(T& p1, T& p2)
{
	if (a==b)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}
//利用具体化Person的版本实现代码，具体化优先调用
template<>bool myCompare(Person &p1,Person&p2)
{
	if (p1.name==p2.name&&p1.age==p2.age)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}

1.3 类模板

1.3.1 类模板语法

建立一个通用类，类中的成员 数据类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表

template<typename NameType,class AgeType>
class Person
{
public:

	Person(NameType name, AgeType age)
	{
		m_Name = name;
		m_Age = age;
	}

	NameType m_Name;
	AgeType m_Age;

	void show()
	{
		cout << "name:" + m_Name << "  age:" << m_Age << endl;
	}
};

void test001()
{
	Person<string, int>p1("小明",99);
	p1.show();
}

1.3.2 类模板与函数模板区别

1、类模板没有自动类型推导的使用方式
2、类模板在模板参数列表可以有默认函数

1.3.3 类模板中成员函数创建时机

1、普通类中的成员函数一开始就可以创建
2、类模板中的成员函数在调用时才创建

1.3.4 类模板对象做函数参数

一共有三种传入方式：
1、指定传入的类型 – 直接显示对象的数据类型 – 比较常用
2、参数模板化 – 将对象中的参数变为模板进行传递
3、整个类模板化 – 将这个对象类型 模板化进行传递

#include
using namespace std;
#include

template<class T1, class T2>
class Person
{
public:
	Person(T1 name, T2 age)
	{
		this->m_age = age;
		this->m_name = name;
	}

	void showPerson()
	{
		cout << "姓名：" << this->m_name << "_年龄：" << this->m_age << endl;
	}

	T1 m_name;
	T2 m_age;
};

//1.指定传入类型 -- 最常用
void printPerson1(Person<string, int >& p)
{
	p.showPerson();
}

void test0001()
{
	Person<string, int >p("小明1", 18);
	printPerson1(p);
}

//2.参数模板化
template<class T1,class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2 >& p)
{
	p.showPerson();
	cout << "T1的类型为：" << typeid(T1).name() << endl;
	cout << "T2的类型为：" << typeid(T2).name() << endl;
}

void test0002()
{
	Person<string, int >p("小明2", 18);
	printPerson2(p);
}

//3.整个类模板化
template<class T>
void printPerson3(T &p)
{
	p.showPerson();
	cout << "T的类型为：" << typeid(T).name() << endl;
}

void test0003()
{
	Person<string, int >p("小明3", 18);
	printPerson3(p);
}

int main() {
	test0001();
	test0002();
	test0003();
	system("pause");
	return 0;
}

1.3.5 类模板与继承

//类模板与继承
template<class T>
class Base
{
	T m;
};

//class Son :public Base  //错误，必须知道父类中的 T 类型，才能继承给子类
class Son :public Base<int>
{

};

void test004()
{
	Son s1;
}

//如果想灵活指定父类中T类型，子类也需要变类模板
template<class T1,class T2>
class Son2 :public Base<T1>
{
public:
	Son2()
	{
		cout << "T1的类型为：" << typeid(T1).name() << endl;
		cout << "T2的类型为：" << typeid(T2).name() << endl;
	}
	T2 obj;
};

void test005()
{
	Son2<int, char>s2;
}

1.3.6 类模板分文件编写

案例.hpp

//自己通用的数组类
// MyArray.hpp

#pragma once
#include
using namespace std;

template<class T>
class MyArray
{
public:
	//有参构造 参数 容量
	MyArray(int capacity)
	{
		//cout << "MyArray有参构造" << endl;
		this->m_Capacity = capacity;
		this->m_Size = 0;
		this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
	}

	//拷贝构造
	MyArray(const MyArray& arr)
	{
		//cout << "MyArray拷贝构造" << endl;
		this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
		this->m_Size = arr.m_Size;

		//深拷贝
		this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];

		//将arr中的数据都拷贝过来
		for (int i = 0; i < this->m_Size; i++)
		{
			this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
		}
	}

	//operator= 防止浅拷贝问题
	MyArray& operator=(const MyArray& arr)
	{
		//cout << "MyArray 的operator=调用 " << endl;

		//先判断原来堆区是否有数据 如果有先释放
		if (this->pAddress != NULL)
		{
			delete[] this->pAddress;
			this->pAddress = NULL;
			this->m_Capacity = 0;
			this->m_Size = 0;
		}

		//深拷贝
		this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
		this->m_Size = arr.m_Size;
		this->pAddress = new T[m_Capacity];
		for (int i = 0; i < this->m_Size; i++)
		{
			this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
		}
		return *this;
	}

	//尾插法
	void push_Back(const T& val)
	{
		//判断容量是否等于大小
		if (this->m_Capacity==this->m_Size)
		{
			return;//容量满了
		}
		this->pAddress[this->m_Size] = val;//在数组末尾插入数据
		this->m_Size++;//更新数组大小
	}

	//尾删法
	void pop_Back()
	{
		if (this->m_Size==0)
		{
			return;
		}
		this->m_Size--;
	}

	//通过下标方式访问数组中的元素
	T& operator[](int index)
	{
		return this->pAddress[index];
	}

	//返回数组容量
	int getCapacity()
	{
		return this->m_Capacity;
	}

	//返回数组大小
	int getSize()
	{
		return this->m_Size;
	}

	//析构函数
	~MyArray()
	{
		//cout << "MyArray析构构造" << endl;
		if (this->pAddress != NULL)
		{
			delete[] pAddress;
			this->pAddress = NULL;
		}
	}

private:
	T* pAddress;//指针指向堆区开辟的真实数组

	int m_Capacity;//数组的容量

	int m_Size;//数组大小
};

案例.cpp

#include
#include"MyArray.hpp"
using namespace std;

void printIntArray(MyArray<int>& arr)
{
	for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++)
	{
		cout << arr[i] << endl;
	}
}

void t1()
{
	MyArray<int>arr1(5);
	for (int i = 0; i < 5; i++)
	{
		arr1.push_Back(i);
	}
	cout << "arr1的打印输出为：" << endl;
	printIntArray(arr1);
	cout << "arr1的容量为：" << arr1.getCapacity() << endl;
	cout << "arr1的大小为：" << arr1.getSize() << endl;

	MyArray<int>arr2(arr1);
	cout << "arr2的打印输出为：" << endl;
	printIntArray(arr2);

	//尾删
	arr2.pop_Back();
	cout << "arr2尾删后容量：" << arr2.getCapacity() << "  大小：" << arr2.getSize() << endl;
}

class Per
{
public:
	Per() {}

	Per(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	string m_Name;
	int m_Age;
};

void printPer(MyArray<Per>& arr)
{
	for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++)
	{
		cout << "姓名：" << arr[i].m_Name << "_年龄：" << arr[i].m_Age << endl;
	}
}

void t2()
{
	MyArray<Per>arr(10);
	Per p1("A", 10);
	Per p2("B", 11);
	Per p3("C", 12);
	//将数据插入到数组中
	arr.push_Back(p1);
	arr.push_Back(p2);
	arr.push_Back(p3);

	printPer(arr);
	cout << "per_arr容量：" << arr.getCapacity() << "_大小：" << arr.getSize();
}

int main()
{
	t1();
	t2();
	system("pause");
	return 0;
}

2.STL初识

#include
using namespace std;
#include
#include


//vector容器存放 自定义数据类型
class Person2
{
public:
	Person2(string name, int age)
	{
		m_name = name; m_age = age;
	}
	string m_name;
	int m_age;
};
void tt2()
{
	vector<Person2>v;
	Person2 p1("a", 10);
	Person2 p2("b", 11);
	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);

	for (int i = 0; i < v.size(); i++)
	{
		cout << v[i].m_name << endl;
	}

	for (vector<Person2>::iterator it = v.begin(); it!=v.end(); it++)
	{
		cout << it->m_name << endl;
		cout << (*it).m_age << endl;
	}
}

void myPrint(int val)
{
	cout << val << endl;
}

//vector容器存放 int
void tt1()
{
	//创建了一个vector容器，数组
	vector<int>v;

	//向容器中插入数据
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);

	//通过迭代器访问容器中的数据
	vector<int>::iterator itBegin = v.begin();//起始迭代器 指向容器中第一个元素
	vector<int>::iterator itEnd = v.end();//起始迭代器 指向容器中最后一个元素的下一个位置

	//第一种遍历方式
	while (itBegin != itEnd)
	{
		cout << *itBegin << endl;
		itBegin++;
	}

	//第二种遍历方式
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << endl;
	}

	//第三种遍历方式 利用STL提供遍历算法
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
}

//容器嵌套容器
void ttt1()
{
	vector<vector<int>>v;

	//创建小容器
	vector<int>v1;
	vector<int>v2;
	vector<int>v3;

	//向小容器添加数据
	for (int i = 0; i < 3; i++)
	{
		v1.push_back(i + 1);
		v2.push_back(i + 2);
		v3.push_back(i + 3);
	}

	//将小容器插入到大容器种
	v.push_back(v1);
	v.push_back(v2);
	v.push_back(v3);

	//通过大容器，把所有数据遍历一遍
	for (vector<vector<int>>::iterator it = v.begin(); it !=v.end(); it++)
	{
		for (vector<int>::iterator itt = (*it).begin(); itt != (*it).end(); itt++)
		{
			cout << (*itt) << " ";
		}
		cout << endl;
	}
}

3.STL-常用容器

string、vector、deque、

stack、queue、list、set/multiset、map/multimap

案例2：

#include
using namespace std;
#include
#include
#include

#define CEHUA 0
#define MEISHU 1
#define YANFA 2

class Worker
{
public:
	string m_Name;//姓名
	int m_Salary;//工资
};

void createWorker(vector<Worker>& v_worker)
{
	string nameSeed = "ABCDEFGHIJ";
	for (int i = 0; i < nameSeed.size(); i++)
	{
		Worker w;
		w.m_Name = "员工";
		w.m_Name += nameSeed[i];
		w.m_Salary = rand() % 10000 + 10000;//10000~19999
		v_worker.push_back(w);
	}
}

void SetWorker(vector<Worker>& v, multimap<int, Worker>& m)
{
	for (vector<Worker>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		int depId = rand() % 3;//0,1,2
		//key部门编号，value具体员工
		m.insert(make_pair(depId, *(it)));
	}
}

void showGroup(multimap<int, Worker>& m)
{
	cout << "策划部门：" << endl;
	multimap<int, Worker>::iterator pos = m.find(CEHUA);
	int count = m.count(CEHUA);
	int index = 0;
	for (; pos != m.end() && index < count; pos++, index++)
	{
		cout << "姓名：" << (*pos).second.m_Name << "_薪酬：" << (*pos).second.m_Salary << endl;
	}
}

int main()
{
	vector<Worker>vWorker;
	//1、创建员工
	createWorker(vWorker);
	for (vector<Worker>::iterator it = vWorker.begin(); it != vWorker.end(); it++)
	{
		cout << "姓名：" << (*it).m_Name << "_薪酬：" << (*it).m_Salary << endl;
	}
	//2、员工分组
	multimap<int, Worker>mWorker;
	SetWorker(vWorker, mWorker);
	//3、分组显示
	showGroup(mWorker);

	system("pause");
	return 0;
}

4.STL-函数对象

5.STL-常用算法

遍历：for_each transform
查找：find find_if adjacent_find binary_search count count_if
排序：

拷贝替换：

算术生成：
#include

集合：