C++模板

模板是泛型编程的基础，泛型编程即以一种独立于任何特定类型的方式编写代码。模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化，函数模板作用：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。

例如：

交换整形函数和交换浮点型函数在不使用模板的情况下，需要定义两次函数，但我们发现函数中除了函数名和变量类型外，其他代码均相同。那有没有一种办法可以只定义一次函数，实现这类型的交换函数呢？答案是有，用模板

template<typename T>//函数声明或定义

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

#include <iostream>
using namespace std;//交换整型函数
void swapInt(int& a, int& b) {int temp = a;a = b;b = temp;
}//交换浮点型函数
void swapDouble(double& a, double& b) {double temp = a;a = b;b = temp;
}//利用模板提供通用的交换函数
template<typename T>
void mySwap(T& a, T& b)
{T temp = a;a = b;b = temp;
}void test01()
{int a = 10;int b = 20;//swapInt(a, b);//利用模板实现交换//1、自动类型推导//mySwap(a, b);//2、显示指定类型mySwap<int>(a, b);cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;}int main() {test01();system("pause");return 0;
}

 

 

在上述代码中，模板函数mySwap（）可以使用两种方法完成数据类型的指定

1.自动类型推导

mySwap(a,b);

编译器根据我们传入的a，b类型来确认数据类型

2.显示指定类型

mySwap<数据类型>(a,b);

（注意事项：1.自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用

                      2.模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用                ）

案例：

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

#include<iostream>
using namespace std;
template<class T>
//交换函数模板
void mySwap(T& a, T& b)
{T temp = a;a = b;b = temp;
}
//排序算法
template<class T>
void mySort(T arr[],int len)
{for (int i = 0; i < len; i++){int max = i;//认定最大值下标for (int j = i + 1; j < len; j++){//认定的最大值 比遍历出的数值要小，说明j下标的元素才是真正的最大值if (arr[max] < arr[j]){max = j;}}if (max != i){//交换max和i元素mySwap(arr[max], arr[i]);}}
}//提供打印数组模板
template<typename T>
void printArray(T arr[], int len) {for (int i = 0; i < len; i++) {cout << arr[i] << " ";}cout << endl;
}
void test01()
{//测试char数组char charArr[] = "badcfekb";int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);mySort(charArr, num);printArray(charArr, num);
}void test02()
{//测试int数组int intArr[] = { 3,2,7,9,4,6,8,0 };int num = sizeof(intArr) / sizeof(int);mySort(intArr, num);printArray(intArr, num);
}int main()
{test01();test02();system("pause");return 0;}

 运行结果如下：

说明我们写的模板可以对不同数据类型数组进行排序

普通函数和函数模板的区别：

        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

隐式类型转换：若参与运算量的类型不同，则先转换成同一类型，然后进行运算。

int和char类型的数据使用函数模板时

//普通函数
#include<iostream>
using namespace std;
int myAdd01(int a, int b)
{return a + b;
}//函数模板
template<class T>
T myAdd02(T a, T b)
{return a + b;
}//使用函数模板时，如果用自动类型推导，不会发生自动类型转换,即隐式类型转换
void test01()
{int a = 10;int b = 20;char c = 'c';//myAdd02(a, c); // 报错，使用自动类型推导时，不会发生隐式类型转换myAdd02<int>(a, c); //正确，如果用显示指定类型，可以发生隐式类型转换cout << myAdd01(a, c) << endl; //正确，将char类型的'c'隐式转换为int类型  'c' 对应 ASCII码 99}int main() {test01();system("pause");return 0;
}

普通函数和函数模板的调用规则：

        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

#include<iostream>
using namespace std;void myPrint(int a, int b)
{cout << "调用的普通函数" << endl;
}template<typename T>
void myPrint(T a, T b)
{cout << "调用的模板" << endl;
}template<typename T>
void myPrint(T a, T b, T c)
{cout << "调用重载的模板" << endl;
}void test01()
{//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// 注意 如果告诉编译器  普通函数是有的，但只是声明没有实现，或者不在当前文件内实现，就会报错找不到int a = 10;int b = 20;myPrint(a, b); //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myPrint<>(a, b); //调用函数模板//3、函数模板也可以发生重载int c = 30;myPrint(a, b, c); //调用重载的函数模板//4、 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板char c1 = 'a';char c2 = 'b';myPrint(c1, c2); //调用函数模板
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}

 

模板的局限性：

        模板的通用性并不是万能的

template<class T>
void f(T a, T b)
{a = b;
}

       在上述代码中提供的赋值操作，如果传入的a和b是一个数组，就无法实现了

#include<iostream>
using namespace std;#include <string>class Person
{
public:Person(string name, int age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}string m_Name;int m_Age;
};//普通函数模板
template<class T>
bool myCompare(T& a, T& b)
{if (a == b){return true;}else{return false;}
}//具体化，显示具体化的原型和定意思以template<>开头，并通过名称来指出类型
//具体化优先于常规模板
template<> bool myCompare(Person& p1, Person& p2)
{if (p1.m_Name == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age){return true;}else{return false;}
}void test01()
{int a = 10;int b = 20;//内置数据类型可以直接使用通用的函数模板bool ret = myCompare(a, b);if (ret){cout << "a == b " << endl;}else{cout << "a != b " << endl;}
}void test02()
{Person p1("Tom", 10);Person p2("Tom", 10);//自定义数据类型，不会调用普通的函数模板//可以创建具体化的Person数据类型的模板，用于特殊处理这个类型bool ret = myCompare(p1, p2);if (ret){cout << "p1 == p2 " << endl;}else{cout << "p1 != p2 " << endl;}
}int main() {test01();test02();system("pause");return 0;
}

利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化，如果不用具体化的模板，系统软件将无法编译自定义类型