C++编程提高——模板

C++编程提高——模板

一、模板的概念

模板就是建立通用的模具，打打提高复用性

模板的特点：

• 模板不可以直接使用，它只是一个框架
• 模板的通用并不是万能的

二、函数模板

• C++另一种编程思想称为泛型编程，主要利用的技术就是模板
• C++提供两种模板机制：函数模板和类模板

2.1函数模板语法

函数模板的作用：

建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体指定，用一个虚拟的类型来代表

语法：

template
函数声明或定义

解释：

template：声明创建模板

typename：表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替

T：通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

示例：

template
void mySwap(T& a, T& b) {
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

void test11() {
	int a = 10;
	int b = 20;
	//自动类型推导
	//mySwap(a, b);
	//设置类型
	mySwap(a, b);
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
}

2.2函数模板注意事项

注意事项：

• 自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T，才可以使用
• 模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用

2.3普通函数与函数模板的区别

• 普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）
• 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
• 如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换

2.4普通函数与函数模板的调用规则

如下：

• 如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
• 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
• 函数模板也可以发生重载
• 如果函数模板可以产生更好的匹配，优先调用函数模板

三、类模板

3.1类模板语法

作用：建立一个通用类，类中的成员数据类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型代表。

语法：

template
类

解释：

• template：声明创建模板
• typename：表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替
• T：通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

示例：

#include
using namespace std;

template
class Person {
public:
	Person(nameType name, ageType age) {
		this->name = name;
		this->age = age;
	}

	void showInfo() {
		cout << "name = " << this->name << endl;
		cout << "age = " << this->age << endl;
	}

	nameType name;
	ageType age;
};

int main() {

	Person p1("张三", 20);
	p1.showInfo();

	/*
		name = 张三
		age = 20
	*/

	system("pause");
	return 0;
}

3.2类模板与函数模板的区别

• 类模板没有自动推导的使用方式
• 类模板在模板参数列表中可以有默认参数

template

3.3类模板中成员函数创建时机

• 普通类中的成员函数在一开始就可以创建
• 类模板中的成员函数在调用时才创建

3.4类模板对象做函数参数

一共有三种传入方式：

• 指定传入的类型：直接显示对象的数据类型
• 参数模板化：将对象中的参数变为模板进行传递
• 整个类模板化：将这个对象类型模板化进行传递

示例：

#include
using namespace std;

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

	void showInfo() {
		cout << "name = " << this->name << endl;
		cout << "age = " << this->age << endl;
	}

	T1 name;
	T2 age;
};

//使用直接指定类型
void testT31(Person p) {
	p.showInfo();
}

void test31() {
	Person p("Tom", 20);
	testT31(p);
}

//将参数模板化
template
void testT32(Person p) {
	p.showInfo();
}

void test32() {
	Person p("Jack", 18);
	testT32(p);
}

//将整个类模板化
template
void testT33(T p) {
	p.showInfo();
}

void test33() {
	Person p("Rose", 30);
	testT33(p);
}

int main() {

	test31();
	test32();
	test33();

	/*
		name = Tom
		age = 20
		name = Jack
		age = 18
		name = Rose
		age = 30
	*/

	system("pause");
	return 0;
}

3.5类模板与继承

注意：

• 当子类继承的父类是一个模板类时，子类在声明时要指定出父类中T的类型
• 如果不指定，编译器无法给子类分配内存
• 如果想灵活的指定出父类中T的类型，子类也需要变为类模板

3.6成员函数类外实现

示例：

template
class Person {
public:
	Person(T1 name, T2 age);

	void showInfo();

	T1 name;
	T2 age;
};

template
Person::Person(T1 name, T2 age) {
	this->name = name;
	this->age = age;
}

template
void Person::showInfo() {
	cout << "name = " << this->name << endl;
	cout << "age = " << this->age << endl;
}

3.7类模板分文件编写

问题：

• 类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到

解决：

• 直接包含.cpp文件
• 将声明和实现写到同一个文件中，并后缀名改为.hpp，此名称为约定的名称，并不是强制

3.8类模板与友元

全局函数类内实现：直接在类内声明友元即可

全局函数类外实现：需要提前让编译器知道全局函数的存在

示例：

#include
using namespace std;

//需要让编译器知道Person的存在
template
class Person;

//类外实现友元
template
void getPersonMsg2(Person p) {
	cout << "name = " << p.name << " age = " << p.age << endl;
}

template
class Person {

	//类内实现友元
	friend void getPersonMsg(Person p) {
		cout << "name = " << p.name << " age = " << p.age << endl;
	}

	//类外实现需要添加空模板参数列表
	friend void getPersonMsg2<>(Person p);

public:
	Person(T1 name, T2 age) {
		this->name = name;
		this->age = age;
	}

private:
	T1 name;
	T2 age;
};

int main() {
	Person p("tom", 20);
	getPersonMsg(p);
	getPersonMsg2(p);

	system("pause");
	return 0;
}