模板与泛型编程
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。
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。
模板的格式
template
返回值类型 函数名(参数列表){}
模板分为类模板和函数模板
模板它本身并不是函数，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做的事交给了编译器
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.
模板的实例化
用不同类型参数使用函数模板时,称为模板的实例化
模板的实例化分为:1隐式实例化2显示实例化
1隐式实例化:让编译器根据实参自己推演模板参数的实际类型
一.函数模板
template
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);
//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);
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
在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作，
Add(a,(int)d)–强制类型转换
2显示实例化
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(a, b);
return 0;
}
如果类型不匹配编译器会进行隐式类型转换
模板的匹配原则
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
int Add(int left, int right) {
return left + right;
}
template
T Add(T left, T right) {
return left + right;
}
void Test()
{
cout<<"int"<(1, 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
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
}
3. 模板函数不允许自动类型转换，但普通函数可以进行自动类型转换
二.类模板
template
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};
eg;
template
class Vector{
Vector(size_t _capacity = 10) :_capacity(capacity),
_size(size), _data = new T*[capacity]{}
~Vector();//析构在类里面声明类外定义
private:
size_t _capacity;
size_t _size;
T* _data;
};
//类模板放在类外需要加模板参数列表
template
Vector::~Vector()
{
if (_data){
delete[]_data;
}
_size = _capacity = 0;
}
int main(){
return 0;
}
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
eg:vector it;实例化了一个int 类型的it;
非类型模板参数
模板参数分为:类型形参与非类型形参。
类型形参即：出现在模板参数列表中，跟在class或者typename之类的参数类型名称。
非类型形参，就是用一个常量作为类(函数)模板的一个参数，在类(函数)模板中可将该参数当成常量来使用。是常量,只能定义成整型(整型家族都可int long),可以给缺省参数
定义对象
//定义一个模板类型的静态数组
template
class arry{
T& operator[](size_t index){//返回的是值而且出了作用域在所以用&
return arry[index];
}
const T& operator[](size_t index)const{
return arry[index];
}
size_t Size(){
return _size;
}
bool isempty(){
return _size == 0;
}
private:
T _arry[N];
size_t _size;
};
浮点数、类对象以及字符串是不允许作为非类型模板参数的。非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果。
模板的特化
使用模板可以实现一些与类型无关的代码，但对于一些特殊类型的可能会得到一些错误的结
果，比如：
template
bool issame(const T1& a, const T2& b){
return a == b;
}
int main(){
cout << issame(1, 3) << endl;
//cout << issame("nihao", "nihao") << endl;// -->相等只是巧合
char*p1 = new char[6];
char*p2 = new char[6];
p1 = "nihao";
p2 = "nihao";
cout << issame(p1, p2) << endl;---结果出错了
return 0;
}
当为char类型需要进行单独处理也就是需要对模板进行特化。即：在原模板类的基础上，针对特殊类型所进行特殊化的实现方式。模板特
化中分为函数模板特化与类模板特
函数模板特化
(1)必须要有基础的函数模板
(2)关键字template后面接一对空的尖括号<>括号，尖括号中指定需要特化的类型
(3). 函数形参表: 必须要和模板函数的基础参数类型完全相同，如果不同编译器可能会报一些奇怪的错误。
template<>
bool issame
if(strcmp(left, right) > 0)
return true;
return false; }
一般情况下如果函数模板遇到不能处理或者处理有误的类型，为了实现简单通常都是将该函数直接给出。也就是不用特化直接实现
类模板的特化
全特化
全特化即是将模板参数类表中所有的参数都确定化。
template
class Data
{
public:
Data() {cout<<"Data" <
class Data {
public:
Data() {cout<<"Data" < d1;
Data d2;
}
偏特化
任何针对模版参数进一步进行条件限制设计的特化版本。比如对于以下模板类
偏特化有以下两种表现方式：
部分特化
将模板参数类表中的一部分参数特化。
// 将第二个参数特化为int
template
class Data {
public:
Data() {cout<<"Data" < 参数更进一步的限制
偏特化并不仅仅是指特化部分参数，而是针对模板参数更进一步的条件限制所设计出来的一个特化版本。
//两个参数偏特化为指针类型
template
class Data
{
public:
Data() {cout<<“Data
T1 _d1;
T2 _d2;
};
//两个参数偏特化为引用类型
template
class Data
{
public:
Data(const T1& d1, const T2& d2)
: _d1(d1)
, _d2(d2)
{
cout<<"Data" < d1; // 调用特化的int版本
Data d2; // 调用基础的模板
Data d3; // 调用特化的指针版本
Data d4(1, 2); // 调用特化的指针版本
}
模板不支持分离编译
// a.h
template T Add(const T& left, const T& right);
// a.cpp
template T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right; }
// main.cpp
#include"a.h"
int main()
{
Add(1, 2);
Add(1.0, 2.0);
return 0; }
结果会出现
分离编译–>链接错误–>无法解析的外部命令
链接错误和编译错误区别:
链接错误不是语法错误,1函数和变量(更多函数)找不到函数地址,找不到变量和函数的定义,
编译是检测语法错误
预处理:替换宏,条件编译,展开头文件,去注释,#include(头文件通常是声明也有可能有定义).h被展到对应的.cpp中, linux a.i a.i
2编译:检查语法,生成汇编代码 a.s a.s
3汇编:把汇编代码转化成机器码linux vector.o a.o windows obj
4链接生成可执行程序 a.out exe
模板分离的时候用的时候实例化链接的时候没有编译找不到他的实现,但是也不是完全不能,问题就是没有实例化,但是实例化在用的时候才会,在链接之前是没有相交的
解决方法
显示实例化
template a
声明和定义放到.h译直接有它的定义和声明了
模板优缺点分析:
- 模板复用了代码，节省资源，更快的迭代开发，C++的标准模板库(STL)因此而产生
- 增强了代码的灵活性
缺点 - 模板会导致代码膨胀问题，也会导致编译时间变长
- 出现模板编译错误时，错误信息非常凌乱，不易定位
了解类模板的类型萃取