【C++提高编程】第一章 模板：函数模板|类模板|

目录

1 模板的概念

2 函数模板

2.1 函数模板语法

2.2 普通函数与函数模板的区别

2.3 模板的局限性 

3 类模板

3.1 类模板语法

3.2 类模板与函数模板的区别

3.3 类模板中成员函数创建时机

3.4 类模板对象做函数参数

3.5 类模板与继承

3.6 类模板份文件编写

3.7 类模板与友元

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1 模板的概念

模板就是建立通用的模具，大大提高复用性！

例如生活中，常说找个ppt模板，是同样的意思！

模板的特点：

• 模板不可以直接使用，它只是一个框架
• 模板的通用并不是万能的

2 函数模板

• C++另一种编程思想称为 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

2.1 函数模板语法

作用：建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可不具体制定，用一个虚拟类型来代表。

语法： template 函数声明或定义

解释：

• template --- 声明创建模板
• typename --- 表面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

总结：

• 函数模板利用关键字 template
• 使用函数模板有两种方式：自动类型推导、显示指定类型
• 模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化

举例：

//利用模板提供通用的交换函数
template<typename T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}
 
void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;	
	//利用模板实现交换
	//1、自动类型推导
	mySwap(a, b);
	//2、显示指定类型
	mySwap<int>(a, b);
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
 
}
 
int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

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

2.2 普通函数与函数模板的区别

• 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

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
• 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板

实际上，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！

2.3 模板的局限性 

模板的通用性并不是万能的！出现了模板的重载，可以为为这些特定的类型进行具体化的模板。

• 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

#include
using namespace std;
 
#include 
 
class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	string m_Name;
	int m_Age;
};
 
//普通函数模板
template<class T>
bool myCompare(T& a, T& b)
{
	if (a == b)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}
 
 
//具体化，显示具体化的原型和定意思以template<>开头，并通过名称来指出类型
//具体化优先于常规模板
template<> bool myCompare(Person &p1, Person &p2)
{
	if ( p1.m_Name  == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}
 
void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	//内置数据类型可以直接使用通用的函数模板
	bool ret = myCompare(a, b);
	if (ret)
	{
		cout << "a == b " << endl;
	}
	else
	{
		cout << "a != b " << endl;
	}
}
 
void test02()
{
	Person p1("Tom", 10);
	Person p2("Tom", 10);
	//自定义数据类型，不会调用普通的函数模板
	//可以创建具体化的Person数据类型的模板，用于特殊处理这个类型
	bool ret = myCompare(p1, p2);
	if (ret)
	{
		cout << "p1 == p2 " << endl;
	}
	else
	{
		cout << "p1 != p2 " << endl;
	}
}
 
int main() {
	test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

3 类模板

3.1 类模板语法

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  类

解释：

• template --- 声明创建模板
• typename --- 表面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
• 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

3.2 类模板与函数模板的区别

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，只能用显示指定类型方式
• 类模板在模板参数列表中可以有默认参数

3.3 类模板中成员函数创建时机

类模板中成员函数和普通类中成员函数创建时机是有区别的：

• 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

3.4 类模板对象做函数参数

学习类模板实例化出的对象，向函数传参的方式

一共有三种传入方式：

• 指定传入的类型 --- 直接显示对象的数据类型 （常用）
• 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

3.5 类模板与继承

当类模板碰到继承时，需要注意一下几点：

• 当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，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

3.6 类模板份文件编写

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

解决：

• 解决方式1：直接包含.cpp源文件
• 解决方式2：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，并不是强制

• 主流的解决方式是第二种，将类模板成员函数写到一起，并将后缀名改为.hpp

3.7 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