C++：模版初阶

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

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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;    // intStack<double> st2; // doublereturn 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

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     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。