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模板初阶【C++】

news 2026/2/8 19:58:33

文章目录

  • 模板的作用
  • 模板的原理
  • 模板分为两大类——函数模板和类模板
    • 函数模板
      • 语法
      • 函数模板实例化模板函数的方式
      • 模板函数的类型转换
      • 既有函数模板又有已经实现的函数，会优先调用哪一个？
    • 类模板
      • 语法
      • 模板类实例化对象
      • 模板类的模板参数可以有缺省值
      • 类模板中的成员函数全函数模板
      • 模板类中的成员函数声明和定义分离

模板的作用

模板的主要作用是实现泛型编程，泛型编程即编写与类型无关的通用代码，是代码复用的一种手段
模板就是泛型编程的基础。

例
我们经常使用的交换函数就可以使用泛型编程来进行编写，这样可以大大减少重复的代码

一般编写方式
在这里插入图片描述
可以发现上图的三个函数除了参数类型不一样，其他的都是一样的重复的代码太多了，这个时候就可以考虑使用模板进行编写了

模板编写方式：
在这里插入图片描述
此时编译器就可以根据类型的不同实例化出不同的函数

模板的原理

模板就如其名字一样，就像一个冰棍模具，把不同的果汁（类型）放进去就可以得到不同口味的冰棍，但是这些冰棍就只有口味不同，外形（代码逻辑）都是一样的。

如下图
在这里插入图片描述
在编译器编译阶段，对于模板的使用，编译器会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。

模板分为两大类——函数模板和类模板

函数模板

语法

template < typename/class T(自定义类型名)， typename/class T，………>
函数模板定义

例
在这里插入图片描述

函数模板实例化模板函数的方式

  1. 只传实参（隐式调用）[让编译器自己根据实参类型推]
    在这里插入图片描述

  2. 既传实参又传类型（显示调用）[即自己指定模板使用的类型]
    在这里插入图片描述

必须显式传类型的场景

即仅靠实参推演出的类型不够

例
在这里插入图片描述
此时就必须显式传类型
在这里插入图片描述

当模板类型个数和实参个数不同时，可能会类型不明

例
在这里插入图片描述
此时有3个解决方法

  1. 对实参进行强制类型转换
    即 把函数调用方式改为： Add（a，（int）c）或者 Add((char) a,c），让参数类型统一。

  2. 显式传递模板参数
    即 把函数调用方式改为Add<int>（a，c）或者Add<char>（a，c），让编译器知道模板参数是什么，先实例化出对应的函数之后，再传入实参，此时实参就会自动进行隐式类型转换

  3. 增加模板参数个数到于实参个数匹配
    即
    在这里插入图片描述

模板函数的类型转换

使用实参类型推导模板参数时（隐式调用），不能隐式类型转换

显式调用时可以隐式类型转换

既有函数模板又有已经实现的函数，会优先调用哪一个？

例如下图这种情况：
在这里插入图片描述

此时分3种情况

  1. 如果调用普通函数不会发生类型转换，那就调用已经存在的普通函数
    在这里插入图片描述

  2. 如果调用普通函数会发生类型转换，而调用函数模板实例化的模板函数不会发生类型转换时，就调用模板函数
    在这里插入图片描述

  3. 如果都会发生类型转换，就调用已经存在的普通函数

类模板

语法

template < typename/class T(自定义类型名)， typename/class T，………>
模板类的定义

例
在这里插入图片描述

模板类实例化对象

模板类实例化对象时只能显式传类型

此时<>加在类名后面

[<>必须要有，哪怕<>中不写类型]

例
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

模板类的模板参数可以有缺省值

例
在这里插入图片描述

类模板中的成员函数全函数模板

为什么？

因为类模板中的成员变量的类型是不确定的，成员函数是否使用了类模板的模板类型不确定

所以他没有办法像普通类的成员函数一样，在编译时就创建好了

而是跟函数模板一样需要编译器在运行过程中推演

模板类中的成员函数声明和定义分离

不能简单地直接类名+：：

而是

模板类型声明+类中的成员函数的定义[注意此时类名后面还是要加<类型>，因为这样才是一个完整的类类型]，这样类实例化对象的时候就可以推导出对应的成员函数的类型
在这里插入图片描述

由于模板类不完整，所以不能直接用它去限定作用域

即在类外实现成员函数等用：：区限定时，不能直接限定，要先指定类型

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