模板
模板是C++种为了方便用户对于一些场景的使用,引入的新概念,使得我们的代码不会冗余
template关键字
template关键字的意思就是模板,语法为:template<typename T1,typename T2.....,typename Tn>
使用语境
我们需要对于多种类型进行交换的时候,Swap函数的使用,在C++模板之前/C语言中,我们只能多次书写不同类型参数的Swap函数,但是现在我们可以使用模板,让编译器自动识别我们传进去的参数的类型,也就是Swap函数只需要写一次
//使用方式为: class A { public: A(int a) :_a(a) {} private: int _a; }; template<typename T> ///模板是支持多个模板参数的,如果说需要对于两个不同类型进行交换,那就创建两个模板参数 template<typename T1,typename T2> void Swap(T& a,T& b) { T tmp=a; a=b; b=tmp; } int main() { int a=1,b=2; double c=1.1,d=2.2; A a1(2); A a2(3); Swap(a,b); Swap(c,d); Swap(a1,a2); return 0; }
模板中的typename也可以使用class来替换,为了方便,class是比较好用的
模板类型
模板分为类模板和函数模板,对于我们上述的Swap函数使用模板,这就是函数模板,类模板是在类中的成员中使用模板
模板的作用范围
模板只能作用域该语句下面第一个函数/类,所以每当创建一个函数/类模板时,就需要重新使用模板声明
函数模板
函数模板表示为一个函数家族,可以套用任意类型的参数来使用该函数,所以函数模板与类型无关,在使用的时候能被参数化,根据实参的类型推理函数特定的类型(这些都是编译器来实现的)
**使用模板** **template <typename T1,typename T2……typename Tn> ** **返回值类型 + 函数名 (参数列表){}**
我们是可以在返回值类型中/参数列表中使用T,但是对于一个函数而言,T是整个函数的一种变量,不能又是int又是double
template<typename T> void Swap(T& a,T& b) { T tmp=a; a=b; b=tmp; } template<typename T1,typename T2> void Swap(T1& a,T2& b) { T1 tmp=a; a=b; b=tmp; } int main() { int a=0; double b=1.1; return 0; }
typename表示的是类型名字,可以用class来替换,但是struct不行(为了和结构体避开)
函数模板本身不是严格意义上的函数,是编译器根据传参类型进行自动生成的特点具体类型函数,所以编译器实际上是做了我们不愿意重复做的事情
函数模板的实例化
定义:用不同类型的参数使用函数模板的时候,称为函数模板的实例化,实例化分为两种一种是隐式实例化,另一种是显示实例化
隐式实例化
//让编译器根据我们传递的实参的类型推演模板参数的类型 template<typename T> void Swap(T& a,T& b) { T tmp=a; a=b; b=tmp; } int main() { int a=10,b=20; double c=1.1,d=2.2; Swap(a,b);//T识别为int类型 Swap(c,d);//这个情况T识别为double类型 Swap(a,c);//这种情况会报错,因为编译器无法识别T到底是int还是double类型,在模板中编译器一般不会自动进行类型转换 return 0; }
为了解决上面多类型单模板的问题,我们可以通过两个方式来解决,1.手动强制转换(传参时候强转)2.显示类型转换
显示类型转换
//对于上述问题,我们两种方法处理 //让编译器根据我们传递的实参的类型推演模板参数的类型 template<typename T> void Swap(T a,T b) { T tmp=a; a=b; b=tmp; } int main() { int a=10,b=20; double c=1.1,d=2.2; Swap(a,(int)c);//或者是Swap((double)a,c);//就是在传参的时候就将两个实参统一为同一类型 //第二种方法,显示类型转换 Swap<int>(a,c)//说明使得模板的类型为int类型 Swap<double>(a,c);//double return 0; }
显示转换,实际上就是我们让编译器认为模板类型就是<类型>括号中的类型
但是我们要知道的是,使用显示转换,或者自己传参强制转换的时候,不能使用&的,因为我们只是强制转换的,但是原有类型是没办法变的
当同时有模板函数和同名非模板函数时,在其他条件相同(只是一个用模板一个不用)在调用时候会优先调用非模板函数,如果模板可以产生一个具有更好匹配的函数,那么优先模板
template<typename T1,class T2> int add(T1& a, T2& b) { return a + b; } int add(int& a, double& b) { return a + b; } int add(int& a, int& b) { return a + b; } int main() { int a = 10, b = 20; double c = 1.1, d = 2.2; add(a, c); add(a, b); return 0; }
模板函数不允许自动类型转换,但普通函数可以进行自动类型转换
所以模板函数有显示实例化<>就是为了让编译器知道我们想要的类型是什么
类模板
类模板,就是一个类,和普通类是一样的,只是这个类中的成员变量中有模板参数typename T,当我们使用这个类的时候,编译器会根据我们的实例化类,来生成对应的类型
//下面是演示过程 class A { public: void Print() { cout<<_a<<endl; } T get_a() { return _a; } private: T _a; }; int main() { A<int>a; a.Print(); return 0; }
语法:
template<class T1,class T2,…,class Tn>
class 类模板名
{
//类中成员定义(成员函数/成员变量)
}
template<class T> class A //A就是模板名字 { public: void Print() { cout << _a << endl; } T get_a(); private: T _a; }; template<class T> T A<T>::get_a() { return _a; } #include<vector> int main() { A<int>a; vector<int>a; a.Print(); return 0; }
类模板的实例化
类模板的实例化是需要在<>中确认类型的(不然编译器不知道如何定义T类型)如:vector<int>a (int类型的容器vector)
类模板的实例化需要在类模板名字后面跟着<>,然后将实例化的类型放在<>中即可,类模板不是真正的类,实例化的结果才是类
总结
模板分为函数模板和类模板
函数模板
- 函数模板不是函数,实例化之后的才是函数
类模板
- 类模板也不是真正意义上的类,实例化的后的结果才是类
函数模板和类模板实例化都是由编译器处理的,所以我们只需要给他实例化的类型即可
函数模板的实例化分为隐式实例化和显示实例化,隐式就是不需要<类型>,显示的需要<类型>
函数模板的显示实例化:一般是处理单个模板参数对多个类型的实参时候<类型>,<>中的类型决定最后返回类型(指定模板参数的实际类型)
template<class T> T add(T a, T b) { return a + b; } int main() { int b = 10; double c = 1.1; //两个类型传参,我们规定的是<double>类型,所以T类型为double,所以传参的时候隐式转换 c=add<double>(c, b);//如果是add<int>(c,d)输出结果为11 cout << c << endl;//输出为11.1 return 0; }
类模板和模板类
说明:模板类是类模板实例化后的一个产物,比如说,我们拿着杯子,想去接一杯饮料,你想要可乐,那就去接可乐,想要雪碧就去接雪碧,那么可乐、雪碧这就是我们实例化产生的产物,根据我们的意愿产生的,这就是由类模板得到的模板类
类模板和模板类,前者注重模板,后者注重类,也就是说,类模板并不是一个真正意义上的类,而类模板实例化之后的产物才是真正意义上的类(编译器处理,我们来选定模板参数类型),这样得到的也就是模板类