C++中的Template

模板的概念

建立通用的模具,大大提高复用性

模板不可直接使用

函数模板

函数模板语法

函数模板作用:

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制定,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 -- 表明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,名称可替换,通常为大写字母

//利用模板提供通用的交换函数
template
void mySwap(T &a, T &b)
{
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}
void test01()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    //利用模板实现交换
    //1. 自动类型推导
    mySwap(a, b);
    cout << "a = " << a << ", b = " << b << endl;
    //2. 显示指定类型
    mySwap(a, b);
    cout << "a = " << a << ", b = " << b << endl;
    double c = 2.2;
    double d = 2.1;
    mySwap(c, d);
    cout << "c = " << c << ", d = " << d << endl;
}

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

template
void mySwap(T &a, T &b)
{
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}
test02()
{
    int a = 1;
    char b = 'c';
    mySwap(a, b);//推导不出一致的数据类型
}
template
void func()
{
}
test02()
{
    func(); //必须指定T的数据类型,不能只写func();
}

函数模板案例

案例描述:

C++中的Template_第1张图片

//利用模板提供通用的交换函数
template
void mySwap(T &a, T &b)
{
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}
//打印数组模板
template
void myPrint(T arr[], int len)
{
    for (int i = 0; i < len; ++i)
    {
        cout << arr[i] << " ";
    }
    cout << endl;
}
template
void sort(T arr[], int len)
{
    for (int i = 0; i < len; ++i)
    {
        int max = i;
        for (int j = i + 1; j < len; ++j)
        {
            if (arr[max] < arr[j])
            {
                mySwap(arr[max], arr[j]);
            }
        }
        if (max != i)
        {
            mySwap(arr[max], arr[i]);
        }
    }
}
void test01()
{
    //测试char数组
    char charArr[] = "badcfe";
    int len = sizeof(charArr) / sizeof(char);
    sort(charArr, len);
    myPrint(charArr, len);

    //测试int数组
    int intArr[] = { 0, 5, 6, 4, 2, 8,5,9,3 };
    len = sizeof(intArr) / sizeof(int);
    sort(intArr, len);
    myPrint(intArr, len);
}

普通函数与函数模板的区别

C++中的Template_第2张图片

//普通函数
int myAdd01(int a, int b)
{
    return a + b;
}
//函数模板
template
T myAdd02(T a, T b)
{
    return a + b;
}
void test01()
{
    int a = 10;
    char b = 'b'; //a -97, b - 98
    cout << myAdd01(a, b) << endl;
    //自动类型推导,不会发生隐式类型转换
    //cout << myAdd02(a, b) << endl; //报错
    //显示指定类型,会发生隐式类型转换
    cout << myAdd02(a, b) << endl; 
}

建议使用显示指定类型方式

普通函数与函数模板的调用规则

调用规则:

C++中的Template_第3张图片

//普通函数
void myPrint(int a, int b)
{
    cout << "调用的普通函数" << endl;
}
//函数模板
template
void myPrint(T a, T b)
{
    cout << "调用的函数模板" << endl;
}
template
void myPrint(T a, T b, T c)
{
    cout << "调用重载的函数模板" << endl;
}
void test01()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    myPrint(a, b); //调用普通函数
    //空模板参数列表
    myPrint<>(a, b);
    myPrint(a, b, 12);
    //更好的匹配
    char c = 'a';
    char d = 'a';
    myPrint(c, d); //调用函数模板
}

模板的局限性

C++中的Template_第4张图片

class Person
{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        m_Name = name;
        m_Age = age;
    }
    //方法1. 重载加号
    /*bool operator==(Person p)
    {
        if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
        {
            return true;
        }
        return false;
    }*/
    string m_Name;
    int m_Age;
};
template
bool myCompare(T a, T b)
{
    if (a == b)
    {
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
}
//方法2. 为特定类型提供具体的化的模板
template<> bool myCompare(Person a, Person b)
{
    if (a.m_Name == b.m_Name && a.m_Age == b.m_Age)
    {
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
}
void test01()
{
    Person p1("Tom", 10);
    Person p2("Tom", 10);
    bool ret = myCompare(p1, p2);
    if (ret)
    {
        cout << "p1==p2" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "p1!=p2" << endl;
    }
}

类模板

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,用一个虚拟的类型来代表

语法:

template

解释

template -- 声明创建模板

typename -- 表明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,名称可替换,通常为大写字母

template
class Person
{
public:
    Person(nameType name, ageType age)
    {
        m_Name = name;
        m_Age = age;
    }
    void showPerson()
    {
        cout << "名称:" << this->m_Name << ", 年龄:" << this->m_Age << endl;
    }
    nameType m_Name;
    ageType m_Age;
};


void test01()
{
    Person p1("Tom", 10);
    Person p2("Joy", 20);
    p1.showPerson();
    p2.showPerson();

}

类模板与函数模板区别

C++中的Template_第5张图片

//类模板与函数模板区别  int 默认参数
template
class Person
{
public:
    Person(nameType name, ageType age)
    {
        m_Name = name;
        m_Age = age;
    }
    void showPerson()
    {
        cout << "名称:" << this->m_Name << ", 年龄:" << this->m_Age << endl;
    }
    nameType m_Name;
    ageType m_Age;
};
void test01()
{
    //1. 类模板没有自动类型推导使用方式,函数模板有
    //Person p("Tom", 10); //错误,无法用自动类型推导
    Person p1("Tom", 10); //正确,只能用显示指定类型
    p1.showPerson();
    //2. 类模板在模板参数列表中可以有默认参数,函数模板不可以有
    Personp2("Joy", 20);
    p2.showPerson();
}

类模板中成员函数创建时机

  • 普通类中的成员函数一开始就可以创建
  • 类模板中的成员函数在调用时才创建
class Person1
{
public:
    void showPerson1()
    {
        cout << "Person1 show" << endl;
    }
};
class Person2
{
public:
    void showPerson2()
    {
        cout << "Person2 show" << endl;
    }
};
template
class MyClass
{
public:
    T obj;
    //类模板中的成员函数,并不是一开始就创建
    void func1()
    {
        obj.showPerson1();
    }
    void func2()
    {
        obj.showPerson2();
    }
};
void test01()
{
    MyClass p;
    p.func1();
    //p.func2(); //编译会出错,说明函数调用才会去创建成员函数
}

类模板对象做函数参数

C++中的Template_第6张图片

template
class Person
{
public:
    Person(T1 name, T2 age)
    {
        m_Name = name;
        m_Age = age;
    }
    void showPerson()
    {
        cout << "姓名:" << this->m_Name << ",年龄:" << this->m_Age << endl;
    }
    T1 m_Name;
    T2 m_Age;
};
//方法1. 直接显示对象的数据类型
void printPerson(Person p)
{
    p.showPerson();
}
void test01()
{
    Person p1("孙悟空", 100);
    printPerson(p1);
}
//方法2. 参数模板化
template
void printPerson2(Person& p)
{
    p.showPerson();
    cout << "T1的数据类型为:" << typeid(T1).name() << endl;
    cout << "T2的数据类型为:" << typeid(T2).name() << endl;
}
void test02()
{
    Person p1("沙和尚", 40);
    printPerson2(p1);
}
//方法3. 整个类模板化
template
void printPerson3(T & p)
{
    p.showPerson();
    cout << "T的数据类型为:" << typeid(T).name() << endl;
}
void test03()
{
    Person p1("唐僧", 30);
    printPerson3(p1);
}

类模板与继承

C++中的Template_第7张图片

template
class Base
{
public:
    T m;
};
class Son : public Base
{
    
};

template
class Son2 : public Base
{
public:
    Son2()
    {
        cout << "T1的类型为:" << typeid(T1).name() << endl;
        cout << "T2的类型为:" << typeid(T2).name() << endl;
    }
    T1 s;
};

void test01()
{
    Son p1;
    Son2 S2;
}

类模板成员函数类外实现

template
class Person
{
public:
    Person(T1 name, T2 age);
    void showPerson();
    T1 m_Name;
    T2 m_Age;
};
//构造函数 类外实现
template
Person::Person(T1 name, T2 age)
{
    m_Name = name;
    m_Age = age;
}
//成员函数 类外实现
template
void Person::showPerson()
{
    cout << "姓名:" << this->m_Name << ",年龄:" << this->m_Age << endl;
}
void test01()
{
    Person P("tom", 20);
    P.showPerson();
}

类模板份文件编写

C++中的Template_第8张图片

//第一种解决方式,直接包含 源文件
//#include "person.cpp"
//第二种解决方式,将.h和.cpp内容写到一起,将后缀名改为.hpp文件,类模板
#include "person.hpp"
void test01()
{
    Person P("tom", 20);
    P.showPerson();
}

person.hpp

#pragma once
#include 
using namespace std;
template
class Person
{
public:
    Person(T1 name, T2 age);
    void showPerson();
    T1 m_Name;
    T2 m_Age;
};
//成员函数类外实现
template
Person::Person(T1 name, T2 age)
{
    m_Name = name;
    m_Age = age;
}
template
void Person::showPerson()
{
    cout << "姓名:" << this->m_Name << ",年龄:" << this->m_Age << endl;
}

总结:主流的解决方式第二种,将类模板成员函数写到一起,将后缀名改为.hpp

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

//2. 全局函数配合友元 类外实现
//先做函数模板声明
template
class Person;
//如果声明了函数模板,可以将实现写到后面,
//否则需要将实现体写到类的前面让编译器提前看到
template
void printPerson2(Person &p);
    
template
class Person
{
    //1. 全局函数配合友元 类内实现
    friend void printPerson(Person &p)
    {
        cout << "姓名:" << p.m_Name << ",年龄:" << p.m_Age << endl;
    }
    //全局函数配合友元 类外实现
    //加空模板参数列表
    //如果全局函数是类外实现,需要让编译器提前知道这个函数的存在
    friend void printPerson2<>(Person &p);
public:
    Person(T1 name, T2 age)
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }
private:
    T1 m_Name;
    T2 m_Age;
};
template
void printPerson2(Person& p)
{
    cout << "姓名:" << p.m_Name << ",年龄:" << p.m_Age << endl;
}

void test01()
{
    Person P("tom", 20);
    printPerson(P);
    Person P2("joy", 34);
    printPerson2(P2);
}

类模板案例

C++中的Template_第9张图片

C++中的Template_第10张图片

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