【高级程序设计语言C++】模板
- 1. 函数模板
-
- 函数模板的实例化
- 显示实例化
- 模板参数的匹配原则
- 2. 类模板
-
- 类模板的定义格式
- 类模板的实例化
- 3. 非类型模板参数
- 4. 模板的特化
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- 4.1. 函数模板的特化
- 4.2. 类模板特化
-
- 4.2.1. 全特化
- 4.2.2. 偏特化
1. 函数模板
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。
具体格式：
template
返回值类型 函数名(参数列表){}
#include 输出结果：
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)
函数模板是一个蓝图，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的事情交给了编译器。
函数模板的实例化
template <typename T>
void add(const T& a, const T& b) {
cout << a + b << endl;
}
int main() {
int a1 = 1, a2 = 2;
double b1 = 1.2, b2 = 1.3;
add(a1, a2);
add(b1, b2);
//编译错误
add(a1, b1);
return 0;
}
上面模板参数列表中只有一个T，编译器无法确定到底将T确定为int还是double类型，所以报错。
有两种处理方法，一是用户自己强制转化类型，二是使用显示实例化。
template <typename T>
void add(const T& a, const T& b) {
cout << a + b << endl;
}
int main() {
int a1 = 1, a2 = 2;
double b1 = 1.2, b2 = 1.3;
add(a1, a2);
add(b1, b2);
add(a1, (int)b1);
return 0;
}
输出结果：
显示实例化
显示实例化就是在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型。
template <typename T>
void add(const T& a, const T& b) {
cout << a + b << endl;
}
int main() {
int a1 = 1, a2 = 2;
double b1 = 1.2, b2 = 1.3;
add<int>(a1, b2);
return 0;
}
输出结果：
要是类型不匹配，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。
模板参数的匹配原则
- 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
void add(int a, int b) {
cout << a + b << endl;
}
template <typename T>
void add(const T& a, const T& b) {
cout << a + b << endl;
}
int main() {
int a1 = 1, a2 = 2;
double b1 = 1.2, b2 = 1.3;
add(a1, a2);
add<int>(a1, a2);
return 0;
}
- 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 add(int a, int b) {
cout << a + b << endl;
}
template <typename T>
void add(const T& a, const T& b) {
cout << a + b << endl;
}
int main() {
int a1 = 1, a2 = 2;
double b1 = 1.2, b2 = 1.3;
add(a1, a2);
add<int>(a1, b1);
return 0;
}
- 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
2. 类模板
类模板的定义格式
template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};
类模板的实例化
类模板实例化与函数模板实例化不同，也就是说类模板实例化不支持隐式实例化，**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。
3. 非类型模板参数
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用。
const int N = 10;
template<class T>
class array
{
private:
T a[N];
};
int main()
{
array<int> a1;
array<double> a2;
return 0;
}
上面有两个数组，但是我想让他们的大小各不相同（a1大小为10，a2大小为100），该如何做呢？
template<class T,size_t N = 10>
class array
{
private:
T a[N];
};
int main()
{
array<int,10> a1;
array<double,100> a2;
return 0;
}
这时候非类型模板参数就起到了作用。
注意！
- 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。也就是说你不能在前面定义个变量num，然后传进去用。
4. 模板的特化
4.1. 函数模板的特化
template<class T>
bool func(T a, T b)
{
return a < b;
}
int main()
{
int a = 1, b = 2;
char c = 3, d = 0;
cout << func(a, b) << endl;
cout << func(c, d) << endl;
return 0;
}
输出结果：
在大多数情况下，上述代码都可以实现想要的结果，但是针对特殊类型，假如是指针类型，该如何做呢？
template<class T>
bool func(T a, T b)
{
return a < b;
}
int main()
{
int a = 1, b = 2;
char c = 3, d = 0;
cout << func(a, b) << endl;
cout << func(c, d) << endl;
cout << func(&a, &b) << endl;
return 0;
}
输出结果：
此时，就要对模板进行特化。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。
特化步骤：
- 必须要先有一个基础的函数模板
- 关键字template后面接一对空的尖括号<>
- 函数名后跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型
- 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<class T>
bool func(T a, T b)
{
return a < b;
}
template<>
bool func<int*>(int* a, int* b)
{
return *a < *b;
}
int main()
{
int a = 1, b = 2;
char c = 3, d = 0;
cout << func(a, b) << endl;
cout << func(c, d) << endl;
cout << func(&a, &b) << endl;
return 0;
}
输出结果：
4.2. 类模板特化
4.2.1. 全特化
template<class T1,class T2>
class test
{
public:
test()
{
cout << "(T1,T2)" << endl;
}
private:
T1 a;
T2 b;
};
template<>
class test<double,float>
{
public:
test()
{
cout << "(double,float)" << endl;
}
private:
double a;
float b;
};
int main()
{
test<int,int> t1; //调用基础的模板
test<double, float> t2; //调用特化的版本
return 0;
}
全特化就是将模板参数列表中所有的参数都确定化
4.2.2. 偏特化
- 部分特化
template<class T1,class T2>
class test
{
public:
test()
{
cout << "(T1,T2)" << endl;
}
private:
T1 a;
T2 b;
};
template<class T1>
class test<T1,int>
{
public:
test()
{
cout << "(T1,int)" << endl;
}
private:
T1 a;
int b;
};
int main()
{
test<int,int> t1; //调用基础的模板
test<double, int> t2;//调用特化的模板
return 0;
}
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。
template<class T1,class T2>
class test
{
public:
test()
{
cout << "(T1,T2)" << endl;
}
private:
T1 a;
T2 b;
};
template<class T1, class T2>
class test<T1*,T2*>
{
public:
test()
{
cout << "(T1*,T2*)" << endl;
}
private:
T1 a;
T2 b;
};
int main()
{
test<int,int> t1; //调用基础的模板
test<int*, int*> t2; //调用特化的int*版本
return 0;
}