【C++】模板template

前言：本教程使用到的工具是vs2010；

目录

为什么要使用模板？ 

template模板

        函数模板

        类的模板

template模板的本质 

总结

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为什么要使用模板？ 

        我们先来大概了解一下模板的概念，下面是菜鸟教程对于模板给出的解释：

        模板是泛型编程的基础，泛型编程即以一种独立于任何特定类型的方式编写代码。

        模板是创建泛型类或函数的蓝图或公式。库容器，比如迭代器和算法，都是泛型编程的例子，它们都使用了模板的概念。

        每个容器都有一个单一的定义，比如 向量，我们可以定义许多不同类型的向量，比如 vector  或 vector 。

        知道了模板的基本概念之后，我们先来看一段代码：

#include 
#include 
 
void Sort(int* arr, int nLength)
{
	int ii;
	int kk;
	for(ii=0;ii-1;ii++)
	{
		for(kk=0;kk-1;kk++)
		{
			if(arr[kk]>arr[kk+1])
			{
				int temp  = arr[kk];
				arr[kk]   = arr[kk+1];
				arr[kk+1] = temp;
			}
		}
	}
}
 
int main()
{
 
    return 0;
}

        这是一段最简单的冒泡排序代码，看不懂没关系，知道怎么用就行；

        继续往下：

        我们定义一个整型数组，里面存放被打乱了的几个整数，如下：

        然后我们调用函数，如下：

 

        调试：

 

        此时顺序是乱的，单步步过F10一下：

 

        已经重新排序；

        好了，我们现在知道这个函数怎么用了，继续往下看：

        我们知道在C语言中'a'和'b'是可以比较的，因为字符类型其实也就是整型，他们的比较是ascii码值的比较，'a'的ascii码值是97，'b'的是98，'c'的99....以此类推，那么我们是不是可以对字符进行排序呢？

        可以；

        我们复制一下上面的整形冒泡排序代码，改一点就行了，如下：

        我们定义一个字符数组，并进行排序，如下：

        调试：

 

        单步F10：

 

        排序成功！

        虽然我们达到了目的，但是我们违背了面向对象编程设计思想： 提高代码的复用性，减少重复代码的编写；

        但是，template模板可以帮我们解决这个问题，这也就是我们为什么要使用模板的原因了；

template模板

        template模板又分为函数模板和类模板，我们先讲函数模板；

        函数模板

        函数模板的格式：

        template

        返回值类型 函数名（参数列表）

        {

                函数体；

        }

        下面我们给我们的冒泡排序函数加上模板：

 

        ！！！！注意看图片上的文字！！！！；

        然后把我们想要自适应类型的地方全部换成T就行了，如下：

        下面我们来测试，先测试int类型，如下：

 

        调试：

 

        F10：

 

        没有问题，接着我们测试char类型：

 

        调试：

 

        F10：

         

        没有问题；

        那么这个函数能对自己定义的类型进行排序吗？

        当然可以；

        如下，我们定义一个类：

        我们首先要知道，如果我们想给我们自己定义的类的对象进行排序的话，那么我们肯定要进行运算符重载；

        我们观察一下刚刚冒泡排序的函数，需要比较类的对象大小的地方有哪些：

        我们可以发现，就这一个地方需要对我们类的对象进行比较大小，而且是大于号；

        那么我们只需要重载'>'即可，如下：

        下面我们进行测试，定义对象，并调用模板函数：

 

        调试：

 

        F10：

 

        ok，没有问题；

        template模板成功的帮我们减少了重复代码的编写，提高了代码的复用性；

        类的模板

        先看代码：

#include 
#include 
 
template<class T>
class CBase
{
public:
	int  x;
	int  y;
	char a;
	char b;
 
	int MAX()
	{
		if(x>y) return x;
		if(xreturn y;
	}
 
	char MIN()
	{
		if(a>b) return b;
		if(areturn a;
	}
};
 
int main()
{
 
	return 0;
}

        定义了一个类，类中有四个成员变量；分别是int型的x、y；char型的a、b；

        然后x和y比较谁大返回谁，a和b比较谁小返回谁；

        我们来分析一下，这个类中大概有几个需要自适应类型的地方：

        我们知道了这个类中大概有两个地方需要自适应类型，那么接下来先声明这个类为模板类： 

        因为我们有两个需要自适应的类型，所以这里的class参数有两个；

        下面我们进行模板的替换：

 

         替换好了，下面我们进行测试：

        定义好对象以后，我们给对象的成员进行赋值：

 

        我们调用比较的成员函数：

 

        我们将鼠标悬停到MAX和MIN上：

 

 

        可以看到，在我们CBase声明之后，编译器就已经知道MAX和MIN函数的类型了；我们接收一下返回值，如下： 

        观察r和t：

 

        没有问题；

        当然在类中的模板中，也是可以比较类的对象的，依旧需要重载运算符，这里我就不演示了；

template模板的本质 

        下面我们来说一下，template模板的本质：

        代码如下：

#include 
#include 
 
class CBase
{
public:
	int x;
	int y;
	CBase(int x,int y)
	{
		this->x = x;
		this->y = y;
	}
	bool operator>(CBase& right)		// 因为我们'>'有两个操作数，左是this指针，那么这里的右操作数只能传一个参数；
	{
		return this->x > right.x && this->y > right.y;			// 返回左操作数大于右操作数的结果，如果左大于右就为真，否则为假，达到了大于号的目的；
	}
};
 
template<class T>				// 只需要在这里加上模板声明即可
void Sort(T* arr, int nLength)
{
	int ii;
	int kk;
	for(ii=0;ii-1;ii++)
	{
		for(kk=0;kk-1;kk++)
		{
			if(arr[kk]>arr[kk+1])
			{
				T temp  = arr[kk];
				arr[kk]   = arr[kk+1];
				arr[kk+1] = temp;
			}
		}
	}
}
 
 
int main()
{
	int   arr1[5] = {2,1,4,5,3};
    char  arr2[5] = {'c','b','d','a','e'};
    CBase c1(2,2),c2(1,1),c3(4,4),c4(3,3),c5(5,5);
    CBase arr3[5] = {c1,c2,c3,c4,c5};
 
    Sort(arr1,5);            // 此处下断点
 
	system("pause");
	return 0;
}

        首先我们先对arr1进行排序，断点下载Sort；编译、调试、alt+8转到反汇编，如下：

        template模板在底层已经识别了改排序是int类型的排序，这没有问题；

        然后我们将arr2也假如排序，那么template底层会怎么做呢？

 

        编译、调试、alt+8反汇编：

 

        可以看到template模板在底层又重新生成了一个函数，用于char类型的排序；

        那么arr3如果加入排序的话，相比大家也都知道结果了，这里我就不测试了；感兴趣的话可以自己测试一下；

        现在我们可以总结一下template的本质是什么了；

        template模板并没有我们想的那么高大上，就是说仅仅一个函数可以千变万化，其实并不是千变万化也并不是一个函数；

        我们刚刚也看到了，模板的底层就是通过看你传入参数的类型，给你分配一个适用你传入类型的函数，你传入int类型，他就给你一个适用int类型的函数，你传入char他就给你一个适用char类型的函数；如果你连续传入int、char等n个类型进行排序，那么他的底层就会给你分配n个函数，并不是一个函数实现的类型自适应；

总结

        1、我们使用模板的目的就是为了提高代码的复用性，减少重复代码的编写；

        2、函数模板的底层并不是只有一个函数完成的，它是根据你传入参数的类型，给你分配一个适用你传入类型的函数；如果你连续传入n个类型，他就会给你分配n个函数；

结语：

        文章讲义到此结束，如果有讲错的地方或者说讲的不好的地方，望指出；感谢大家观看！