目录
一、泛型编程
二、函数模版
概念
格式
原理
实例化
模版参数的匹配原则
三、类模版
定义格式
实例化
一、泛型编程
如何实现一个通用的交换函数呢?
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;}......
使用函数重载虽然可以实现,但是有一下几个不好的地方:
1. 重载的函数仅仅是类型不同,代码复用率比较低,只要有新类型出现时,就需要用户自己增 加对应的函数
2. 代码的可维护性比较低,一个出错可能所有的重载均出错
如果在C++中,也能够存在这样一个模具,通过给这个模具中填充不同材料(类型),来获得不同材料的铸件(即生成具体类型的代码),那将会节省许多头发,巧的是前人早已将树栽好,我们只 需在此乘凉。
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。模板是泛型编程的基础。
二、函数模版
概念
所谓模板,实际上是建立一个通用函数或类,其类内部的类型和函数的形参类型不具体指定,用一个虚拟的类型来代表,这种通用的方式称为模板,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。
格式
template<typename T1,typename T2,typename T3.......>
返回值类型 函数名(参数列表){}
template<typename T>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,也可以使用class(切记:不能使用struct代替 class)
原理
函数模板是一个蓝图,它本身并不是函数,是编译器用使用方式产生特定具体类型函数的模具。 所以其实模板就是将本来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 类型的函数以供调用,比如:当用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,对于字符类型也是如此。
实例化
用不同类型的参数使用函数模板时,称为函数模板的实例化,模板参数实例化分为:隐式实例化 和显式实例化。
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<class T>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); return 0;}
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);
2. 显式实例化:在函数名后的<>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<int>(a, b); return 0;}
如果类型不匹配,编译器会尝试进行隐式类型转换,如果无法转换成功编译器将会报错。
模版参数的匹配原则
1. 一个非模板函数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<class T> 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<int>(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,如果其他条件都相同,在调动时会优先调用非模板函数而 不会从该模板产生出一个实例,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<class T1, class T2> 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 }
三、类模版
定义格式
templateclass T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};
#include<iostream>using namespace std;// 类模版template<typename T>class Stack{public: Stack(size_t capacity = 4) { _array = new T[capacity]; _capacity = capacity; _size = 0; } void Push(const T& data);private: T* _array; size_t _capacity; size_t _size;};template<class T>void Stack<T>::Push(const T& data){ // 扩容 _array[_size] = data; ++_size;}int main(){ Stack<int> st1; // int Stack<double> st2; // double return 0;}
模版不建议声明和定义分离到两个文件.h 和.cpp会出现链接错误。
实例化
类模板实例化与函数模板实例化不同,类模板实例化需要在类模板名字后跟<>,然后将实例化的 类型放在<>中即可,类模板名字不是真正的类,而实例化的结果才是真正的类。
// Stack是类名,Stack才是类型
Stackint> st1; // int
Stackdouble> st2; // double
本篇关于模版的一些知识就到这里了,希望对各位有帮助,如果有错误欢迎指出。