lesson05-C++模板

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泛型编程

函数模板

类模板


泛型编程

我们先看一个代码:

lesson05-C++模板_第1张图片

看着是不是有点麻烦,我们有没有一种通用的办法,让编译器能够根据不同的类型自动生成不同的函数呢?有,就是模板。

泛型编程:

编写与类型无关的通用代码,是代码复用的一种手段。

而模板是泛型编程的基础 

函数模板

我们先看代码:

template
void Swap(T& a, T& b)
{
	T tmep = a;
	a = b;
	b = temp;
}

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。

我们以上面代码为例讲解:

首先,函数模板的格式:

template

返回值 函数名(参数列表){}

template 的意思就是模板。

typename是用来定义模板参数的关键字,也可以用class替代,但不可以使用struct。

T1,T2等就是编译器自己根据实参类型推导出来的,或者由我们显式实例化(后面说)。

 接下来我们进行各种可能的实验。

lesson05-C++模板_第2张图片

lesson05-C++模板_第3张图片

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错误原因是,编译器通过实参a将T推导为int类型,通过实参e将T推导为double类型,但是只有一个T,编译器无法确定他是int还是double,就会报错。

template
void Swap(T1& a, T2& b)
{
	double temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

lesson05-C++模板_第5张图片

多了这样一个重载就没问题了,因为我们多了一个模板参数,则T1推导为int,T2推导为double。

lesson05-C++模板_第6张图片

换成Add函数还有另一种解决办法:强制类型转换

template
T Add(T& a, T& b)
{
	return a + b;
}

但是这里涉及引用的隐式类型转换,参照:C++入门,目录-引用,所以我们的Swap函数需要变点东西:

template
T Add(const T& a,const T& b)
{
	return a + b;
}

ret结果为4。

去掉const,就会出现权限放大的问题,在e强制类型转换时产生临时变量,具有常性,而函数的参数是变量,就会报错。

还有一种解决办法,叫做显式实例化

lesson05-C++模板_第7张图片

我们指定模板的模板参数,叫做显式实例化,编译器自己推导,叫做隐式实例化。

模板参数的匹配规则: 

一个非模板函数可以和一个函数模板同时存在,而且该函数模板还可以被实例化为这个非模板函数。

#include 
using namespace std;

int add(int a, int b)
{
	return a + b;
}

template
T add(T a, T b)
{
	return a + b;
}

int main()
{
	
	add(1, 2);
	add(1, 2);

	return 0;
}

对于非模板函数和同名函数模板,如果调用函数时传参与非模板函数完全相同,那么就优先调用非模板函数,而不是调用函数模板实例化出来的函数;如果模板可以产生一个具有更好匹配的函数,那么将选择模板去实例化函数。

#include 
using namespace std;

int Add(int a, int b)
{
	return a + b;
}

template
T1 Add(T1 a, T2 b)
{
	return a + b;
}

int main()
{

	cout << Add(1, 2) << endl;
	cout << Add(1.0, 2) << endl;

	return 0;
}

我们进入调试时,第二个Add函数是模板实例化出来的函数。

 

类模板

类模板定义格式:

template

class 类模板名字{}

 我们可以使用类模板写一个动态顺序表,而且通过类模板,我们更加能够体会到他的魅力以及他的强大,如果我们使用C语言来写,而我们的要求是写出多种数据类型的顺序表,用C语言需要重复拷贝多次去修改类型,代码会有很多重复,但是有了模板就不一样了。

template
class Vector
{

	T* _Data;
	int _size;
	int _capacity;

public:
	Vector(int capacity = 4)
		:_size(0)
		,_capacity(capacity)
		,_Data(new T[_capacity])
	{}
	
	~Vector()
	{
		if (_Data)
			delete[] _Data;

		_Data = nullptr;
		_size = _capacity = 0;
	}

	T& operator[](int pos)
	{
		if (pos >= 0)
		{
			assert(pos < _size && pos >= 0);
			return _Data[pos];
		}
	}
};

各种类型的对象我们都可以实例化出来。

类模板的实例化

类模板实例化与函数模板实例化不同,需要显式写出模板参数

lesson05-C++模板_第8张图片

也许你有这样的疑问,是不是因为我没有传参数,所以类模板无法推导T是什么,但是我们可以看看class 类名,有参数列表吗?显然没有,所以才需要我们显式去传模板参数。 

同时我们需要注意的是:

类模板并不是真正的类,就像模板函数一样,只有将他实例化后才是函数,才是真正的类。

lesson05-C++模板_第9张图片

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