C++ 第五弹模板

目录

1. 泛型编程

2. 模板:参数类型化

3. 模板分类

4. 在模板参数类表中:class 和 typename

5.模板参数列表:template

6. 模板的特化:对模板进行特殊化的处理

7. 分离编译


1. 泛型编程

泛型编程是一种编程风格,其中算法以尽可能抽象的方式编写,而不依赖于将在其上执行这些算法的数据形式。
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。

2. 模板:参数类型化

3. 模板分类

3.1函数模板

1.概念

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
2.格式
template
返回值类型 函数名(参数列表){}

3.实例化

用不同类型的参数使用函数模板时,称为函数模板的实例化。模板参数实例化分为:隐式实例化和显式实例

1. 隐式实例化:让编译器根据实参推演模板参数的实际类型
2. 显式实例化:在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型,如果类型不匹配,编译器会尝试进行隐式类型转换,如果无法转换成功编译器将会报错。
4.模板参数的匹配原则
  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
  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  

3.2类模板

3.2.1定义格式

template
class 类模板名
{
 // 类内成员定义
};

类模板中函数放在类外进行定义时,需要加模板参数列表

3.2.2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

当模板被调用时才会被编译,那么就会存在这样一种情况——相同地实例化可能出现在多个文件对象中。当两个或多个独立编译地源文件适用了相同地模板,并提供了相同地模板参数时,每个文件中就都会有该模板的一个实例。为了解决这种问题,我们可以控制显示实例化,用关键字extern显示的实例化声明


模板和重载

​​​​​​​模板也是可以被重载的,只要没有二义性。像在C++库中,存在着大量的模板重载技术,或者是可变模板参数中,也存在着模板的重载。

1.对于一个调用,其候选函数是所有可行的实例化

2.可行函数按类型转换来排序。当然,可用于函数模板调用和的类型转换是非常有限的。

3.和普通函数一样,如果恰又一个函数比任何其他函数都更好的匹配,则选择此函数。

4.如果多个函数提供了同样好的匹配

        1)优先选择非模板函数

        2)没有非模板函数我选择更加特例化的模板

        3)否则有二意性
 

4. 在模板参数类表中:class 和 typename

typename是用来定义模板参数关键字也可以使用class(切记:不能使用struct代替class)

5.模板参数列表:template

模板参数分类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
  1. 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。  
2. 非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果。   

5.1类型模板参数

T就是类型参数 

5.2非类型模板参数

N 注意:不能是浮点类型、字符串、以及对象

整形,指针或者左值引用都是一个非类型模板参数。

当参数是一个函数模板实例的地址时,程序上下文必须满足:对于每个模板参数,能唯一确定其类型的值。

如果一个函数参数是一个指向模板类型参数的右值引用,则他可以被绑定到一个左值。

如果实参是一个左值,则推断出的模板实参类型将是一个左值引用,且函数将被参数将被实例化为一个普通左值引用参数。

6. 模板的特化:对模板进行特殊化的处理

  通常情况下,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,需要特殊处理,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 

6.1函数模板的特化

1. 必须要先有一个基础的函数模板
2. 关键字 template 后面接一对空的尖括号 <>
3. 函数名后跟一对尖括号,尖括号中指定需要特化的类型
4. 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。
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

不太推荐,直接将该类型对应的函数直接给出

6.2类模板的特化

6.2.1全特化

全特化即是将模板参数列表中所有的参数都确定化。
6.2.2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。
1.部分特化: 将模板参数类表中的一部分参数特化。
2.让类型更加的严格:
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。
无论是定义还是声明,模板语法的优先级是最高的,不同模板的优先级又根据其声明顺序来判断,其次是函数修饰,然后是返回值。
6.2.3友元模板
模板允许模板参数为自己的友元
模板友元——所有的实例化都是其友元
6.3特例化和重载的区别

特例化就是一个特殊的实例化——模板的实例化,所以,特例化仅仅是模板的一个实例化,不会影响函数匹配,并且,模板特例化一定要保证模板的之前的声明或者定义。如果不这样做——编译器不会报错,但是会有一些令人匪夷所思的地方。模板会由编译器实例化,而不是调用自己特例化版本——这种错误往往很难查找。所以,记住一个规则:特例化一个模板,一定要保证其在原模板的定义域中。

7. 分离编译

7.1什么是分离编译?

一个程序(项目)由若干个源文件共同实现,而每个源文件单独编译生成目标文件,最后将所有目标文件链
接起来形成单一的可执行文件的过程称为分离编译模式。

7.2模板不支持

  

7.3建议

1. 将声明和定义放到一个文件 "xxx.hpp" 里面或者 xxx.h 其实也是可以的。推荐使用这种。
2. 模板定义的位置显式实例化。这种方法不实用,不推荐使用。
【优点】
1. 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
2. 增强了代码的灵活性
【缺陷】
1. 模板会导致代码膨胀问题,也会导致编译时间变长
2. 出现模板编译错误时,错误信息非常凌乱,不易定位错误
8,技巧
​​​​​​​

某些函数需要将其一个或多个实参连同类型不变的传递给其他函数。这个过程就叫转发。

很形象,一个函数把数据原封不动的传递给另一个函数,就是转发。

使用std::forward 

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