C++基础（四）——模板
01 函数模板
模板的意义：对类型也可以进行参数化了
int sum(int a, int b){return a+b;}
函数模板 <= 是不进行编译的，因为类型还不知道
模板的实例化 <= 函数调用点进行实例化
模板函数 <= 才是要被编译器所编译的
模板类型参数 typename/class
模板非类型参数
模板的实参推演 => 可以根据用户传入的实参的类型，来推导出模板类型参数的具体类型
模板的特例化(专用化) 特殊（不是编译器提供的，而是用户提供的）的实例化
函数模板、模板的特例化、非模板函数的重载关系
模板代码是不能在一个文件中定义，在另外一个文件中使用的
模板代码调用之前，一定要看到模板定义的地方，这样的话，模板
才能够进行正常的实例化，产生能够被编译器编译的代码
所以，模板代码都是放在头文件当中的，然后在源文件当中直接
进行#include包含
template<typename T>
bool compare(T a, T b); // compare *UND*
bool compare(const char*a, const char*b); // compare *UND*
int main()
{
//bool __cdecl compare(double,double)
//bool __cdecl compare(int,int)
// 函数的调用点
compare<int>(10, 20);
compare<double>(10.5, 20.5);
// 函数模板实参的推演
compare(20, 30);
compare<int>(30, 40.5);
// 函数模板实参的推演 T const char*
// 对于某些类型来说，依赖编译器默认实例化的模板代码，代码处理逻辑是有错误的
// 编译器优先把compare处理成函数名字，没有的化，才去找compare模板
compare("aaa", "bbb");
compare<const char*>("aaa", "bbb");
return 0;
}
template<typename T, int SIZE>
void sort(T *arr)
{
for (int i = 0; i < SIZE - 1; ++i)
{
for (int j = 0; j < SIZE - 1 - i; ++j)
{
if (arr[j] > arr[j + 1])
{
int tmp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = tmp;
}
}
}
}
int main()
{
int arr[] = { 12,5,7,89,32,21,35 };
const int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
sort<int, 7>(arr);
for (int val : arr)
{
cout << val << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
02 类模板
template<typename T=int>
class SeqStack // 模板名称+类型参数列表 = 类名称
{
public:
// 构造和析构函数名不用加，其它出现模板的地方都加上类型参数列表
SeqStack(int size = 10)
: _pstack(new T[size])
, _top(0)
, _size(size)
{}
~SeqStack()
{
delete[]_pstack;
_pstack = nullptr;
}
SeqStack(const SeqStack<T> &stack)
:_top(stack._top)
,_size(stack._size)
{
_pstack = new T[_size];
// 不要用memcopy进行拷贝
for (int i = 0; i < _top; ++i)
{
_pstack[i] = stack._pstack[i];
}
}
SeqStack<T>& operator=(const SeqStack<T> &stack)
{
if (this == &stack)
return *this;
delete[]_pstack;
_top = stack._top;
_size = stack._size;
_pstack = new T[_size];
// 不要用memcopy进行拷贝
for (int i = 0; i < _top; ++i)
{
_pstack[i] = stack._pstack[i];
}
return *this;
}
void push(const T &val); // 入栈操作
void pop() // 出栈操作
{
if (empty())
return;
--_top;
}
T top()const // 返回栈顶元素
{
if (empty())
throw "stack is empty!"; // 抛异常也代表函数逻辑结束
return _pstack[_top - 1];
}
bool full()const { return _top == _size; } // 栈满
bool empty()const { return _top == 0; } // 栈空
private:
T *_pstack;
int _top;
int _size;
// 顺序栈底层数组按2倍的方式扩容
void expand()
{
T *ptmp = new T[_size * 2];
for (int i = 0; i < _top; ++i)
{
ptmp[i] = _pstack[i];
}
delete []_pstack;
_pstack = ptmp;
_size *= 2;
}
};
template<typename T>
void SeqStack<T>::push(const T &val) // 入栈操作
{
if (full())
expand();
_pstack[_top++] = val;
}
int main()
{
// 类模板的选择性实例化
// 模板类 class SeqStack{};
SeqStack<int> s1;
s1.push(20);
s1.push(78);
s1.push(32);
s1.push(15);
s1.pop();
cout << s1.top() << endl;
SeqStack<> s2;
return 0;
}
03 类模板实现Vector容器
#include "pch.h"
#include >
class vector
容器的空间配置器allocator 做四件事情 内存开辟/内存释放 对象构造/对象析构
*/
// 定义容器的空间配置器，和C++标准库的allocator实现一样
template<typename T>
struct Allocator
{
T* allocate(size_t size) // 负责内存开辟
{
return (T*)malloc(sizeof(T) * size);
}
void deallocate(void *p) // 负责内存释放
{
free(p);
}
void construct(T *p, const T &val) // 负责对象构造
{
new (p) T(val); // 定位new
}
void destroy(T *p) // 负责对象析构
{
p->~T(); // ~T()代表了T类型的析构函数
}
};
/*
容器底层内存开辟，内存释放，对象构造和析构，都通过allocator空间配置器来实现
*/
template<typename T, typename Alloc = Allocator<T>>
class vector
{
public:
vector(int size = 10)
{
// 需要把内存开辟和对象构造分开处理
//_first = new T[size];
_first = _allocator.allocate(size);
_last = _first;
_end = _first + size;
}
~vector()
{
// 析构容器有效的元素，然后释放_first指针指向的堆内存
// delete[]_first;
for (T *p = _first; p != _last; ++p)
{
_allocator.destroy(p); // 把_first指针指向的数组的有效元素进行析构操作
}
_allocator.deallocate(_first); // 释放堆上的数组内存
_first = _last = _end = nullptr;
}
vector(const vector<T> &rhs)
{
int size = rhs._end - rhs._first;
//_first = new T[size];
_first = _allocator.allocate(size);
int len = rhs._last - rhs._first;
for (int i = 0; i < len; ++i)
{
//_first[i] = rhs._first[i];
_allocator.construct(_first+i, rhs._first[i]);
}
_last = _first + len;
_end = _first + size;
}
vector<T>& operator=(const vector<T> &rhs)
{
if (this == &rhs)
return *this;
//delete[]_first;
for (T *p = _first; p != _last; ++p)
{
_allocator.destroy(p); // 把_first指针指向的数组的有效元素进行析构操作
}
_allocator.deallocate(_first);
int size = rhs._end - rhs._first;
//_first = new T[size];
_first = _allocator.allocate(size);
int len = rhs._last - rhs._first;
for (int i = 0; i < len; ++i)
{
//_first[i] = rhs._first[i];
_allocator.construct(_first + i, rhs._first[i]);
}
_last = _first + len;
_end = _first + size;
return *this;
}
void push_back(const T &val) // 向容器末尾添加元素
{
if (full())
expand();
//*_last++ = val; _last指针指向的内存构造一个值为val的对象
_allocator.construct(_last, val);
_last++;
}
void pop_back() // 从容器末尾删除元素
{
if (empty())
return;
//--_last; // 不仅要把_last指针--，还需要析构删除的元素
--_last;
_allocator.destroy(_last);
}
T back()const // 返回容器末尾的元素的值
{
return *(_last - 1);
}
bool full()const { return _last == _end; }
bool empty()const { return _first == _last; }
int size()const { return _last - _first; }
private:
T *_first; // 指向数组起始的位置
T *_last; // 指向数组中有效元素的后继位置
T *_end; // 指向数组空间的后继位置
Alloc _allocator; // 定义容器的空间配置器对象
void expand() // 容器的二倍扩容
{
int size = _end - _first;
//T *ptmp = new T[2 * size];
T *ptmp = _allocator.allocate(2*size);
for (int i = 0; i < size; ++i)
{
//ptmp[i] = _first[i];
_allocator.construct(ptmp+i, _first[i]);
}
//delete[]_first;
for (T *p = _first; p != _last; ++p)
{
_allocator.destroy(p);
}
_allocator.deallocate(_first);
_first = ptmp;
_last = _first + size;
_end = _first + 2 * size;
}
};
class Test
{
public:
Test() { cout << "Test()" << endl; }
~Test() { cout << "~Test()" << endl; }
Test(const Test&) { cout << "Test(const Test&)" << endl; }
};
int main()
{
Test t1, t2, t3;
cout << "-------------------" << endl;
vector<Test> vec;
vec.push_back(t1);
vec.push_back(t2);
vec.push_back(t3);
cout << "-------------------" << endl;
vec.pop_back(); // 只需要析构对象。 要把对象的析构和内存释放分离开 delete
cout << "-------------------" << endl;
return 0;
}