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

目录

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 

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? ( ）

习题2 下列关于模板的说法正确的是（ ） 

习题3下列描述错误的是（ ） 

---

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
数
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
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

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

 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 

 

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

 

 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

方法2  显示实例化

在函数名和参数中间加<>

 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

 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

 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

 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 

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

 

 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

 这样写记得加上<>,不加就会报错

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