C++进阶-模板
模板
- 模板的概念
-
- 函数模板
-
- 函数模板语法
- 函数模板注意事项
- 案例-实现数据的排序
- 函数模板与普通函数的区别
- 普通函数与函数模板的调用规则
- 模板的局限性
- 类模板的基本语法
-
- 类模板与函数模板的区别
- 类模板中成员函数创建时机
- 类模板对象做函数参数
- 类模板与继承
- 类模板成员函数类外实现
- 类模板分文件编写
-
- 解决方案-包含整个源文件
- 解决方案-将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为 `.hpp`
- 类模板与友元
模板的概念
模板就是建立通用的模具，大大提高复用性
- 模板不可以直接使用，它只是一个框架
- 模板的通用并不是万能的
函数模板
- C++中另一种编程思想成为泛型编程，主要利用的技术就是模板
- C++提供两种模板机制：函数模板和类模板
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
- 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，名称可以替换，通常为大写字母
案例说明：
我们以两数字交换的函数来说明，我们写两数交换时，会涉及到不同的类型 int、float等，这会让我们写大量的重复代码：
//两个整形交换的函数
void swapInt(int& a, int& b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
//两个浮点交换的函数
void swapDouble(double& a, double& b)
{
double temp = a;
a = b;
b = temp;
}
实际上，函数中的处理逻辑是一致的，这种时候我们就需要使用我们的模板
#include 从案例中我们也可以看出我们模板的使用流程：
- 声明一个模板，告诉编译器后面代码中紧跟着的T不要报错，T是一个通用数据类型：
template - 运用模板创建函数
- 使用两种方式使用函数模板
我们在调用时，可以有两种方式指定具体的类型：
①自动推导类型
int a = 10;
int b = 20;
swapT(a, b);
②显示指定类
swapT
那么经过测试，两种方式都可以实现两数交换的功能
函数模板注意事项
- 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
案例-实现数据的排序
- 利用函数模板封装一个排序的函数，可以对不同数据类型数组进行排序
- 排序规则从大到小，排序算法为选择排序
- 分别利用char数组和int数组及逆行测试
#include 程序执行结果：
函数模板与普通函数的区别
- 普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式转换）
- 函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
- 如果利用显式指定类型的方式，可以发生隐式类型转换
普通函数与函数模板的调用规则
- 如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
- 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
- 函数模板也可以发生重载
- 如果函数模板可以产生更好的匹配，有效调用函数模板
#include 
模板的局限性
- 模板的通用性并不是万能的
template<typename T>
void func(T a, T b)
{
a = b;
}
如案例中，如果传入的是数组，那么这段代码就无法实现
为了解决这个问题，C++提供了模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板
template<> bool compareT(Person& a, Person& b)
#include - 利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化
- 学习模板并不是为了写模板，而是在STL能够运用系统提供的模板
类模板的基本语法
类模板的作用：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<typename T>
类
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，名称可以替换，通常为大写字母
#include 程序运行结果：
类模板和函数模板语法非常相似，在声明模板template后面加类，此类称之为类模板
类模板与函数模板的区别
- 类模板没有自动类型推导的使用方式，类模板中只能显式指定类型
- 类模板在模板参数列表中可以有默认参数
template
class Person{}
只有类模板中才能指定默认类型
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是在调用时才创建的
#include 类模板中的成员函数并不以一开始就创建的，而是在调用时才去创建
类模板对象做函数参数
- 指定传入的类型 —直接显示对象的数据类型
void print(Person<string, int> p)
- 参数模板化 —将对象中的参数变为模板进行传递
template<class Name,class Age>
void print_2(Person<Name, Age> p)
- 整个类模板化 —将这个对象类型模板化进行传递
template<class T>
void print_3(T& p)
案例：使用三种方式具体实现类模板对象做函数参数
#include 程序运行结果：
类模板与继承
当类模板碰到继承时，需要注意：
- 当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，需要指定出父类中
T的类型 - 如果不指定，编译器无法给子类分配内存
- 如果想灵活指出父类的
T的类型，子类也需要变为类模板
#include 程序运行结果：
类模板成员函数类外实现
#include - 类外实现构造函数
template<class Name, class Age>
Person<Name,Age>::Person(Name nam, Age age)
{
this->name = name;
this->age = age;
}
- 类外实现成员函数
template<class Name, class Age>
void Person<Name, Age>::printf()
{
std::cout << "name = " << this->name << " age=" << this->age << std::endl;
}
类模板分文件编写
由于类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到
解决方案：
- 直接包含整个
.cpp源文件 - 将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为
.hpp，.hpp是约定的名称，并不是强制
解决方案-包含整个源文件
我们提供三个文件：
Person.cpp Person.h Main.cpp
其各文件内容如下：
Person.cpp
#include "Person.h"
//类外实现构造函数
template<class Name, class Age>
Person<Name, Age>::Person(Name nam, Age age)
{
this->name = name;
this->age = age;
}
//类外实现成员函数
template<class Name, class Age>
void Person<Name, Age>::printf()
{
std::cout << "name = " << this->name << " age=" << this->age << std::endl;
}
Person.h
#pragma once
#include 我们先定义函数主入口如下：
Main.cpp
#include 那么在该文件中，我们直接包含了 Person.h ，我们在编译时，编译器不会提示问题，但是当我们运行时，那么就会发现报错：
这时候，我们将主函数入口 Main.cpp 修改为下面的内容：
Main.cpp
#include 再次编译运行，发现程序正常执行，那么也就是说我们可以通过包含整个类模板文件来实现以上需求
解决方案-将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为 .hpp
Person.hpp
#pragma once
#include 运行程序，也可以正常运行
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
Person.hpp
#pragma once
#include Main.cpp
#include 运行结果：
- 全局函数的类外实现-需要提前让编译器知道全局函数的存在
让全局函数的类外实现写到最前面
#pragma once
#include