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猿创正文|C++——模板初阶|泛型编程|函数模板|函数模板概念 |函数模板格式|函数模板的实例化|模板参数的匹配原则|类模板 |类模板定义格式|习题

简介: 笔记
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泛型编程


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;
}

交换函数,对于多种类型,需要写多个交换函数


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

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

C++中,我们可以用“模板”只需要写一个函数就可以针对多种类型进行使用,这种方法就叫泛型编程。


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


函数模板

函数模板概念

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。


函数模板格式

template<typename T1, typename T2,......,typename Tn>

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),typename后面<>中类型名字T是随便取的,一般是大写字母或单词首字母大写


T代表是一个模板类型(虚拟类型)


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

1.png2.png

观察 上面函数地址,可发现调用的不是同一个函数

在使用C++时,不需要字节写swap函数,std库里面有swap函数(四个字母都是小写),可直接拿来使用

3.png

 C语言中,之前写交换用异或,但这种方式只能针对整形,所以建议用swap

函数模板的实例化 


4.png0.png

第二个Add会报错 

如果不是模板形式,则不会报错,但会有警告,发生了隐式类型转换

5.png6.png

 我们可以比较出,模板不能发生隐式类型转换

这是因为在推演实例化的时候报错,根据第一个参数,推演出T时int类型,但第二个参数T又是double类型,所以会报错

解决方法如下:

方法1 传参之前前置类型转换,这种方法也叫编译器自动推演,隐式实例化

7.png8.png

方法2  显示实例化

在函数名和参数中间加<>

9.png

 方法一 是在传参之前就把自己的类型给强制转换了,方法二是把指定T为<>中的类型

这种情况下必须用显示实例化,不然会报错

10.png11.png

 编译器没办法自动推演出自定义类型,所以要加上显示实例化

12.png

 显示实例化也可以这样使用

template<typename T1,typename T2>
T1 Add(const T1& left, const T2& right)
{
    return left + right;
}
int main()
{
    Add(10, 10.000);
    return 0;
}

 模板参数的匹配原则

 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13.png

 第一个Add调用了,Add函数,第二个Add,调用了模板

当给第一个换了实参以后,第一个函数会调用模板,这是因为编译器会对参数有一个匹配机制 

14.png

实际中不建议写这种代码

类模板


类模板定义格式

template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
    // 类内成员定义
};

 对于之前我们写的栈类型


typedef char STDataType;
class Stack
{
private:
    STDataType* _a;
    int top;
    int capacity;
};
int main()
{
    Stack st1;
    return 0;
}

如果创建俩个变量st1要求数组是char类型,st2要求是int类型,上面写的这种栈实现起来比较麻烦


我们可以用类模板来解决上面这个问题


template <typename T>
class Stack
{
public:
    Stack(size_t capacity=4)
  :_a(nullptr),
  _capacity(0),
  _top(0)
    {
  if (capacity > 0)
  {
    _a = new T[capacity];
    _capacity = capacity;
    _top = 0;
  }
    }
private:
    T* _a;
    int _top;
    int _capacity;
};
int main()
{
    //类模板都是实例化
    Stack<int> st1(100);//默认构造时传的100
    Stack<char> st2;
    return 0;
}

类模板都是实例化,虽然它们用了一个类模板,但是它们是俩个类型


template<typename T>
class Stack
{
public:
    Stack(size_t capacity = 4)
  :_a(nullptr)
  , _top(0)
  , _capacity(0)
  {
  if (capacity > 0)
  {
  _a = new T[capacity];
  _capacity = capacity;
  _top = 0;
  }
  }
    Stack(size_t capacity = 0)
    {
  if (capacity > 0)
  {
    _a = new T[capacity];
    _capacity = capacity;
    _top = 0;
  }
    }
    ~Stack()
    {
  delete[] _a;
  _a = nullptr;
  _capacity = _top = 0;
    }
    Push(const T& x)
    {
  if (_top == _capacity)
  {
    size_t newCapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
    T* tmp = new T[newCapacity];
    if (_a)
    {
    memcpy(tmp, _a, sizeof(T) * _top);
    delete[] _a;
    }
    _a = tmp;
    _capacity = newCapacity;
  }
  _a[_top] = x;
  ++_top;
    }
    void Pop()
    {
  assert(_top > 0);
  --_top;
    }
    bool Empty()
    {
  return _top == 0;
    }
    const T& Top()
    {
  assert(_top > 0);
  return _a[_top - 1];
    }
private:
    T* _a = nullptr;
    size_t _top = 0;
    size_t _capacity = 0;
};


模板不支持一个在.h生命在.cpp定义


但支持在同一个.cpp文件里面声明和定义分离


15.png16.png

 有的地方会把模板写道.hpp文件中

模板也能给缺省参数,只不过给的是类型

17.png

 这样写记得加上<>,不加就会报错

18.png


习题


习题1  下面有关C++中为什么用模板类的原因,描述错误的是? ( )

A.可用来创建动态增长和减小的数据结构


B.它是类型无关的,因此具有很高的可复用性


C.它运行时检查数据类型,保证了类型安全


D.它是平台无关的,可移植性


选C


A.模板可以具有非类型参数,用于指定大小,可以根据指定的大小创建动态结构


B.模板最重要的一点就是类型无关,提高了代码复用性


C.模板运行时不检查数据类型,也不保证类型安全,相当于类型的宏替换,故错误


D.只要支持模板语法,模板的代码就是可移植的


习题2 下列关于模板的说法正确的是( )

A.模板的实参在任何时候都可以省略


B.类模板与模板类所指的是同一概念


C.类模板的参数必须是虚拟类型的


D.类模板中的成员函数全是模板函数


选D


A.不一定,参数类型不同时有时需要显示指定类型参数


B.类模板是一个类家族,模板类是通过类模板实例化的具体类


C.C++中类模板的声明格式为template<模板形参表声明><类声明>,并且类模板的成员函数都是模板函数


D.正确,定义时都必须通过完整的模板语法进行定义


习题3下列描述错误的是( )

A.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


B.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


C.模板分为函数模板和类模板


D. 模板类跟普通类以一样的,编译器对它的处理时一样的


选D


A.模板是代码复用的重要手段


B.函数模板不是一个具体函数,而是一个函数家族


C.目前涉及到的模板就两类,函数模板与类模板


D.模板类是一个家族,编译器的处理会分别进行两次编译,其处理过程跟普通类不一样


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 1.第一个最简单的类模板案例 #include "mainwindow.h" #include &lt;QApplication&gt; #include &lt;QPushButton&gt; #include &lt;QLabel&gt;   template&lt;class T&gt;    class run {
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