C++|模板

简介: C++|模板

为什么要引入模板?

假如我们要写一个相加的函数,但我们不知道两个数据的类型,那么我们会写很多个实现不同数据类型相加的函数,这样就会导致代码重复率过高。——因此,考虑给一个相加函数的模板,无论什么类型的数据套用这个模板就可以实现相加的操作。

模板包括

函数模板和类模板

函数模板

函数模板概念

函数模板代表了一个函数家族,该函数模板与数据类型无关,在使用时根据实参类型决定函数形参类型。

函数模板格式

template<typename ,typename ,....,typename >

函数返回值类型 函数名(形参列表)

{

            ...

}

template<typename T>
T Swap( T& a, T& b)
{
    return a+b;
}

typename是用来定义模板参数关键字,也可以用class代替typename:

template<class T>
T Swap( T& a, T& b)
{
    return a+b;
}

函数模板原理

函数模板是一个模具。模板就是将本来应该我们做的重复的事情交给了编译器。

对于上面那个例子,如果是两个整形相加那么函数代码如下所示:

 
int Swap( int& a, int& b)
{
    return a+b;
}

如果是两个double类型相加:

 
double Swap( double& a, double& b)
{
    return a+b;
}

函数模板实例化

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。也就是使用函数模板的时候成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。

隐式实例化

让编译器根据实参推演模板参数的实际类型,例如下面这样。

#include<iostream>
using namespace std;
template <typename T>
T Add(T a, T b)
{
  return a + b;
}
int main()
{
  int a = 1, b = 3;
  cout << "a=" << a << endl;
  cout << "b=" << b << endl;
  cout << "int---" << Add(a, b) << endl;
  double c = 2.4, d = 4.5;
  cout << "c=" << c << endl;
  cout << "d=" << d << endl;
  cout << "double---" << Add(c, d) << endl;
 
  return 0;
}

那么如果是一个int和一个double相加呢?

该语句不能通过编译,会报错,因为在编译期间,当编译器看到该实例化时,需要判断实参的类型

将实参a将T推演为int,通过实参d将T推演为double类型,但模板参数列表中只有一个T,编译器无法确定此处到底该将T确定为int 或者 double类型而报错。

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 。

显式实例化

在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型,也就是指定T的类型。

#include<iostream>
using namespace std;
template <typename T>
T Add(T a, T b)
{
  return a + b;
}
int main()
{
  int a = 1;
  cout << "a=" << a << endl;
  
  double d = 4.5;
  cout << "d=" << d << endl;
  cout << "int---" << Add<int>(a, d) << endl;
  cout << "double---" << Add<double>(a, d) << endl;
  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;

2.择优录取——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;

3.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。

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

};

之前写过STL里面的Vector它可以存储不同类型的数据,这就是因为它是一个类模板,而不是一个具体的类。

// 动态顺序表
// 注意:Vector不是具体的类,是编译器根据被实例化的类型生成具体类的模具
template<class T>
class Vector
{
public :
    Vector(size_t capacity = 10): _pData(new T[capacity]), _size(0), _capacity(capacity{}
 
    ~Vector();
    void PushBack(const T& data);
    void PopBack();
    size_t Size() {return _size;}
    
    T& operator[](size_t pos)
    {
        assert(pos < _size);
        return _pData[pos];
    }
private:
    T* _pData;
    size_t _size;
    size_t _capacity;
};

类模板中函数放在类外进行定义时,需要加模板参数列表。

// 注意:类模板中函数放在类外进行定义时,需要加模板参数列表
template <class T>
    Vector<T>::~Vector()
    {
        if(_pData)
        delete[] _pData;
        _size = _capacity = 0;
    }

类模板的实例化

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,例如vector<int>,类模板名字不是真正的类,而实例化的结果才是真正的类

// Vector类名,Vector<int>才是类型
Vector<int> s1;
Vector<double> s2;


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