c++之模板初阶

目录

1.泛型编程

2 函数模板

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1.泛型编程

怎么去实现一个通用的交换函数呢，如果我们要交换int，或者double,再或者char,如果这样，我们是不是要写三个不同的函数，这样就很鸡肋，很多代码是复用的，怎么想着去简化它呢，于是大佬们就想到了一个方法。下面是重复的函数

void Swap(int& left, int& right)
{
int temp = left;
left = right;
right = temp;
}
void Swap(double& left, double& right)
{
double temp = left;
left = right;
right = temp;
}
void Swap(char& left, char& right)
{
char temp = left;
left = right;
right = temp;
}

虽然函数重载可以实现，但有几个地方不好

 1.重载的函数仅仅只是类型不同，代码复用率较低，只要有新的类型出现时，就需要增加对应的函数

2.代码的可维护性比价低，一个出错可能所有的重载均出错

所以能否告诉编译器一个模板，你识别数据类型就行，识别之后就换下类型就行。

所以接下来就介绍函数模板

2 函数模板

2.1 函数模板的概念

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。

2.2 函数模板格式

template

返回值类型 函数名（参数列表）

{

}
 

template
void Swap( T& left, T& right)
{
T temp = left;
left = right;
right = temp;
}

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

2.3 函数模板的原理

函数模板是一个蓝图，它本身不是函数，是编译器用使用方法产生特定具体类型函数的模板。所以其实模板就是将本身应该我们做的重复的事情交给了编译器。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的函数一供调用。比如：当使用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，对于字符串类型也是如此。

2,4 模板的实例化

用不同类型的参数使用函数模板时，称为模板函数的实例化，模板参数实例化分为：隐式实例化和显示实例化。

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

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);
/*
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
注意：在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作，因为一旦转化出问题，编译器就需要背黑锅
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;
}

2.显示实例化：在函数名后面的<>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;
}

2.5 模板参数的匹配原则

1.一个非模板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

// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
// 通用加法函数
template
T Add(T left, T right)
{
return left + right;
}
void Test()
{
Add(1, 2); // 与非模板函数匹配，编译器不需要特化
Add(1, 2); // 调用编译器特化的Add版本
}

2.对于非模板函数和同名函数模板，如果其他条件相同，在调用时会优先调用非模板函数而不会从该模板参数出一个实例。如果模板可以产生一个具有更好匹配的函数，那么将会选择模板

// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
// 通用加法函数
template
T1 Add(T1 left, T2 right)
{
return left + right;
}
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
}