C++学习笔记——模板

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模板的概念

模板就是建立通用的模具，大大提高复用性

模板的特点：

• 模板不可以直接使用，它只是一个框架
• 模板的额通用并不是万能的

函数模板

• C++ 另一种编程思想称为泛型编程，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

函数模板的作用：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。

template<typename T>
函数声明或定义

解释：
template — 声明创建模板
typename — 表面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

函数模板注意事项

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

函数模板案例

案例描述

• 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数组进行测试

普通函数与函数模板的区别

• 普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）
• 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
• 如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换

template<typename T>
T myAdd(T a, T b){return a+b;	
}int a = 10;
char b = 'b';
myAdd(a, b);// 会报错，使用函数模板时，char不会自动转换为int类型

普通函数与函数模板的调用规则

调用规则如下：
1、如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
2、可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
3、函数模板也可以发生重载
4、如果函数模板可以产生更好的匹配，优先调用函数模板

总结：既然提供了函数模板，最好就不要提供普通函数，否则容易出现二义性

模板的局限性

局限性：

• 模板的通用性并不是万能的

利用具体化Person的版本实现代码，具体化优先调用

template<> bool myCompare(Person &p1, Person &p2){}

总结：

• 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

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

总结：类模板和函数模板语法相似，在声明模板template后面加类，此类称为类模板

类模板与函数模板区别

类模板与函数模板区别主要有两点：

1. 类模板没有自动类型推导的使用方式
2. 类模板在模板参数列表中可以有默认参数

总结：

• 类模板使用只能用显示指定类型方式
• 类模板中的模板参数列表可以有默认参数

类模板中成员函数创建时机

类模板中成员函数和普通类中成员函数创建时机是有区别的：

• 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

总结：类模板中的成员函数并不是一开始就创建的，在调用时才去创建。因为只有在调用时才能知道模板所表示的具体类型，去创建实例。

类模板对象做函数参数

学习目标：

• 类模板实例化出的对象，向函数传参的方式

一共有三种传入方式：

1. 指定传入的类型 \; —直接显示对象的数据类型
2. 参数模板化 \;\;\;\;\;\;\; —将对象中的参数变为模板进行传递
3. 整个类模板化 \;\;\;\; —将这个对象类型 模板化进行传递

使用 typeid().name() 可查看模板代替的类型

总结：

• 通过类模板创建的对象，可以有三种方式向函数中进行传参
• 使用比较广泛是第一种：指定传入的类型

类模板与继承

当类模板碰到继承时，需要注意以下几点：

• 当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，需指定出父类中T的类型

class Son: public Base<int>

• 如果不指定，编译器无法给子类分配内存
• 如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需变为类模板

template<class T1>
class Son2: public Base<T1>
Son2<int> s2

总结：如果父类是类模板，子类需要指定出父类中T的数据类型

类模板成员函数类外实现

学习目标：能够掌握类模板中的成员函数类外实现

总结：类模板中成员函数类外实现时，需要加上模板参数列表

template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson(){}

类模板分文件编写

学习目标：

• 掌握类模板成员函数文件编写产生的问题以及解决方法

问题：

• 类模板中成员函数构建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到

解决：

• 解决方式1：直接包含.cpp源文件
• 解决方式2：将声明和实现写在同一个文件中，并更改后缀名为.hpp，hpp是约定的名称，并不是强制

总结：主流的解决方式是第二种，将类模板成员函数写到一起，并将后缀名改为.hpp

类模板与友元

学习目标：

• 掌握类模板配合友元函数的类内和类外实现

全局函数类内实现 - 直接在类内声明友元即可

friend void printPerson(Person<T1, T2> p){cout << "姓名：" << p.m_Name << "年龄：" << p.m_Age << endl;
}

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

因为是全局函数实现，所以不需要加作用域

总结：建议全局函数做类内实现，用法简单，而且编译器可以直接识别

类模板案例

案例描述：实现一个通用的数组类，要求如下：

• 可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储
• 将数组中的数据存储到堆区
• 构造函数中可以传入数组的容量
• 提供对应的拷贝构造函数以及operator=防止浅拷贝问题
• 提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除
• 可以通过下标的方式访问数组中的元素
• 可以获取数组中当前元素个数和数组的容量