C++另一种编程思想被称为泛型编程，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
模板的特点：
- 不可以直接使用，只是一个框架
- 模板的通用并不是万能的
函数模板语法
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制定
语法：template<typename T>
- template：声明创建模板
- typename：表明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; //函数模板 template<typename T>//告诉编译器，后面的代码中紧跟着的T不要报错，T是一个通用数据类型 void mySwap(T& a, T& b) { T temp = a; a = b; b = temp; } int main() { int a = 10; int b = 20; //两种方法使用函数模板 //自动类型推导 mySwap(a, b); cout << "a=" << a << "\tb=" << b << endl; //显式指定类型 mySwap<int>(a, b); cout << "a=" << a << "\tb=" << b << endl; return 0; }
函数模板注意事项
- 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
//模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用 template<typename T>//注释掉可正常运行 void func(T& a, T& b) { cout << "hello" << endl; } int main() { func();//没有与参数列表匹配的函数模板实例 return 0; }
普通函数与函数模板区别
- 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
- 建议使用显示指定类型的方式调用函数模板，因为自己可以确定通用类型T
template<typename T> T func(T a, T b) { return a + b; } int main() { int a = 10; char b = 10; //如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换 cout << func<int>(a, b) << endl;//可正常运行 //如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换 cout << func(a, b) << endl;//会报错 return 0; }
普通函数与函数模板的调用规则
- 如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
- 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
- 函数模板也可以发生重载
- 如果函数模板可以更好地匹配，优先调用函数模板
- 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
void func(int a, int b) { cout << "普通函数" << endl; } template<typename T> void func(T a, T b) { cout << "模板" << endl; } int main() { //如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数 func(1, 1); //通过空模板参数列表来强制调用函数模板 func<>(1, 1); return 0; }
template<typename T> void func(T a, T b) { cout << "模板" << endl; } template<typename T> void func(T a, T b,T c) { cout << "重载的模板" << endl; } int main() { func<>(1, 1); //函数模板也可以发生重载 func<>(1, 1, 1); return 0; }
模板的局限性
模板不是万能的，有些特定数据类型，需要用具体化方式做特殊实现
- 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
class Person { public: Person(string name, int age) { m_name = name; m_age = age; } string m_name; int m_age; }; template<typename T> bool func(T& a, T& b) { if (a == b) return true; else return false; } //利用具体化Person的版本实现代码，具体化优先调用 template<> bool func(Person& a, Person& b) { if (a.m_name == b.m_name && a.m_age == b.m_age) return true; else return false; }
类模板语法
类模板作用：
- 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
语法：template<typename T>
- template：声明创建模板
- typename：表明其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替
- T：通用数据类型，名称可以替换，通常为大写字母
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
template<class NameType, class AgeType> class Person { public: Person(NameType name, AgeType age) { this->m_name = name; this->m_age = age; } void show() { cout << m_name << m_age << endl; } NameType m_name; AgeType m_age; }; int main() { Person<string,int> a("张三", 10); a.show(); return 0; }
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：
- 类模板没有自动类型推导的使用方式
- 类模板在模板参数列表中可以有默认参数
//类模板中可以有默认参数 template<class NameType, class AgeType = int> class Person { public: Person(NameType name, AgeType age) { this->m_name = name; this->m_age = age; } void show() { cout << m_name << m_age << endl; } NameType m_name; AgeType m_age; }; int main() { //类模板没有自动类型推导的使用方式 //Person a("张三", 10); Person<string> a("张三", 10);//只能用显示指定类型 a.show(); return 0; }
类模板中成员函数创建时机
- 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
class A { public: void show() { cout << "A" << endl; } }; template<typename T> class B { public: T t; void show() { t.show(); } }; int main() { B<A> b; b.show(); return 0; }
类模板对象做函数参数
类模板实例化出的对象，有三种向函数传参的方式：
- 指定传入的类型：直接显示对象的数据类型
- 参数模板化：将对象中的参数变为模板进行传递
- 整个类模板化：将这个对象类型模板化进行传递
- 使用比较广泛的是第一种：指定传入类型
template<typename T> class A { public: A(T t) { this->m_t = t; } T m_t; void show() { cout << m_t << endl; } }; //指定传入类型 void show(A<int>& a) { a.show(); } int main() { A<int> a(10); show(a); return 0; }
template<typename T> class A { public: A(T t) { this->m_t = t; } T m_t; void show() { cout << m_t << endl; } }; //参数模板化 template<typename T1> void show(A<T1>& a) { a.show(); } int main() { A<int> a(10); show(a); return 0; }
template<typename T> class A { public: A(T t) { this->m_t = t; } T m_t; void show() { cout << m_t << endl; } }; //参数模板化 template<typename T> void show(T a) { a.show(); cout << "T的类型为" << typeid(T).name() << endl; } int main() { A<int> a(10); show(a); return 0; }
类模板与继承
- 当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明时，要指定出父类中T的类型
- 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<typename T> class A { }; //必须知道父类中T的类型，才能继承给子类 class B :public A<int> { };
class A { }; //如果想灵活指定父类中T的类型，子类也需要变为类模板 template<class T> class B :public A<T> { };
类模板成员函数类外实现
template<typename T1, class T2> class Person { public: Person(T1 name, T2 age); T1 m_name; T2 m_age; }; //构造函数类外实现 template<class T1, class T2> Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) { this->m_age = age; this->m_name = name; }
template<typename T1, class T2> class Person { public: void show(); T1 m_name; T2 m_age; }; //成员函数类外实现 template<class T1, class T2> void Person<T1, T2>::show() { cout << m_name << "\t" << m_age << endl; }
类模板分文件编写
问题：
- 类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到
两种解决方式：
- 直接包含
.cpp源文件 - 将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为
.hpp，.hpp是约定的名称，不是强制规定
类模板与友元
全局函数类内实现：直接在类内声明友元即可
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
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
template<class T1> class Test { friend void func(Test<string> test) { cout << "全局函数类内实现 " << test.m_name << endl; } T1 m_name; public: Test(T1 name) { this->m_name = name; } }; int main() { Test<string> a("张三"); func(a); return 0; }
template<class T1> class Test; template<class T1> void func(Test<T1> test); //用到的东西要提前让编译器知道 template<class T1> class Test { //加空模板参数列表，调用函数模板 friend void func<>(Test<T1> test); T1 m_name; public: Test(T1 name) { this->m_name = name; } }; template<class T1> void func(Test<T1> test) { cout << "全局函数类外实现 " << test.m_name << endl; } int main() { Test<string> a("张三"); func(a); return 0; }
自制数组类
直接包含.hpp即可使用
#pragma once //自己的通用数组类 #include<iostream> #include<string> using namespace std; template<class T> class MyArray { public: MyArray(int capacity) { cout << "有参构造" << endl; this->m_Capacity = capacity; this->m_Size = 0; this->pAddress = new T[this->m_Capacity]; } MyArray(const MyArray& arr) { cout << "拷贝构造" << endl; this->m_Capacity = arr.m_Capacity; this->m_Size = arr.m_Size; //深拷贝 this->pAddress = new T[arr.m_Capacity]; //将arr中的数据都拷贝过来 for (int i = 0; i < this->m_Size; i++) { this->pAddress[i] = arr.pAddress[i]; } } ~MyArray() { if (this->pAddress != NULL) { cout << "析构" << endl; delete[] this->pAddress; this->pAddress = NULL; } } MyArray& operator=(const MyArray& arr) { //先判断原来堆区是否有数据，如果有，先释放 if (pAddress != NULL) { cout << "operator=调用" << endl; delete[] this->pAddress; this->pAddress = NULL; this->m_Capacity = 0; this->m_Size = 0; } //深拷贝 this->m_Capacity = arr.m_Capacity; this->m_Size = arr.m_Size; this->pAddress = new T[arr.m_Capacity]; for (int i = 0; i < this->m_Size; i++) { this->pAddress[i] = arr.pAddress[i]; } return *this; } //尾插法 void Push_Back(const T& val) { if (this->m_Capacity == this->m_Size) { return; } this->pAddress[this->m_Size] = val; this->m_Size++; } //尾删法 void Pop_Back() { //让用户访问不到最后一个元素，即是尾删 if (m_Size == 0) { return; } this->m_Size--; } //通过下标访问数组中的元素 T& operator[](int index) { return this->pAddress[index];//不考虑边界，由用户自行处理 } //返回数组容量 int getCapacity() { return this->m_Capacity; } //返回数组大小 int getSize() { return this->m_Size; } private: T* pAddress;//指针指向堆区开辟的真实数组 int m_Capacity; int m_Size; };
