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30C++编程提高篇-----1、函数模板原理
C++提高编程
- 本阶段主要针对C++范式编程和STL技术做详细讲解，探讨C++更深层的使用。
10 模板
10.1 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：生活中的模板
一寸照片模板：
模板的特点：
- 模板不可以直接使用，它只是一个框架
- 模板的通用性并不是万能的，不同情形需要不同的模板
10.2 函数模板
- C++中除了面向对象编程思想外还有一种称为范式编程的思想，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
10.2.1 函数模板语法
函数模板作用：
建立一个通用函数，其函数返回值和形参类型不可以具体制定，用一个虚拟的类型来代写。
语法：
template<typename T> 函数声明或定义- 1
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解释：
template--------声明创建模板
tymplate-------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
示例代码：
#includeusing namespace std; //函数模板 //普通函数写法 void swapInt(int &a,int &b) //地址传递 { int temp; temp = a; a = b; b = temp; } void swapDouble(double& a, double& b) { double temp; temp = a; a = b; b = temp; } void test01() { int a = 10; int b = 20; swapInt(a, b); cout << "a = " << a << endl; cout << "b = " << b << endl; double c = 1.1; double d = 2.2; swapDouble(c, d); cout << "c = " << c << endl; cout << "d = " << d << endl; } //模板 template<typename T>//声明一个模板，告诉编译器后面代码中紧跟着的T不要报错，T是一个通用的数据类型 void mySwap(T& a,T &b) { T temp = a; a = b; b = temp; } //利用函数模板实现两个数交换 void test02() { int a = 10; int b = 20; //两种方式使用函数模板 //1、自动类型推导 mySwap(a, b); cout << "a = " << a << endl; cout << "b = " << b << endl; //指定模板类型 double c = 1.1; double d = 2.2; //mySwap(c, d); mySwap<double>(c, d); cout << "c = " << c << endl; cout << "d = " << d << endl; } int main() { //test01(); test02(); system("pause"); return 0; } - 1
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总结：
- 函数模板使用关键字template
- 使用函数模板有两种方式：1、自动类型推导 2、显示指定类型
- 模板的目的是为了提高代码复用性，将类型参数化
10.2.2 函数模板注意事项
注意事项：
- 1、自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T，才可以使用
- 2、模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
示例代码：
#includeusing namespace std; //函数模板注意事项 template<class T> //typename可以替换成class,class是通用的用class肯定没错 void Swap(T&a,T&b) { T temp=a; a = b; b = temp; } //1、自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T才可以使用 void test21() { int a = 10; int b = 20; //Swap(a, b); char ch = 'c'; //Swap(a, ch); cout << "a = " << a << endl; cout << "b = " << b << endl; } //2、模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用 template<class T> void func() { cout << "这是fun()调用" << endl; } void test22() { func<char>(); } int main() { //test21(); test22(); system("pause"); return 0; } - 1
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10.2.3 函数模板案例
案例描述：
- 利用函数模板封装一个排序的函数，可以对不同数据类型数组进行排序
- 排序规则从大到小，排序算法为选择排序
- 分别利用char数组和int数组进行测试
示例代码：
#includeusing namespace std; //实现通用 对数组进行排序的函数 //规则 从大到小 //算法 选择 //测试 char 数组、int数组 //交换模板 template<class T> void mySwap(T &a,T &b) { T temp; temp = a; a = b; b = temp; } //排序算法 template<class T> void mySort(T arr[], int len) { for (int i = 0; i < len; i++) { int max = i; //认定最大值的下标 for (int j = i+1; j < len; j++) { //认定的最大值 比 遍历出的数值要小，说明j下标的元素才是真正的最大值 if (arr[max]<arr[j]) { max = j; //更新最大值下标 } } if (max!=i) { //交换max和i元素 mySwap(arr[i], arr[max]); } } } //提供一个打印数组的模板 template<class T> void printArray(T arr[], int len) { for (int i = 0; i < len; i++) { cout << arr[i] << " "; } cout << endl; } void test31() { char charArr[] = "fdbae"; int len = sizeof(charArr) / sizeof(char); mySort(charArr,len); //cout << charArr << endl; printArray(charArr, len); } void test32() { //测试int数组 int intArr[] = {7,8,1,5,9,4,3,2,0}; int len = sizeof(intArr) / sizeof(int); mySort(intArr, len); printArray(intArr, len); } int main() { //test31(); test32(); system("pause"); return 0; } - 1
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10.2.4 普通函数与函数模板的区别
普通函数与函数模板区别：
- 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
示例代码：
#includeusing namespace std; //普通函数与函数模板区别 //1、普通函数调用可以发生隐式类型转换 //2、函数模板 用自动类型推导，不可以发生隐式类型转换 //3、函数模板 用显示指定类型，可以发生隐式类型转换 //普通函数 int myAdd01(int a, int b) { return a + b; } //函数模板 template<class T> T myAdd02(T a, T b) { return a + b; } void test41() { int a=10; int b = 10; char c = 'a'; //cout << myAdd01(a, c) << endl; //myAdd01()在调用时自动把字符c隐式转换为int类型进行计算 //int sum=myAdd02(a,b); //自动推导方式 //int sum = myAdd02(a, c); //发生报错,无法进行隐式转换 //cout << sum << endl; //显示指定类型,会发生隐式转换 cout << myAdd02<int>(a, c) << endl; } int main() { test41(); system("pause"); return 0; } - 1
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运行结果：
**总结： **建议实验显示指定类型的方式来调用函数模板，因为自己确定通用类型T
10.2.5 普通函数与函数模板的调用规则
调用规则如下：
- 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
示例代码：
#includeusing namespace std; //普通函数与函数模板调用规则 //1、如果函数模板和普通函数都可以调用，编译器优先调用普通 //2、可以通过空模板参数列表，强制调用函数模板 //3、函数模板可以发生函数重载 //4、如果函数模板可以产生更好的匹配，优先调用函数模板 void myPrint(int a, int b) { cout << "调用的普通函数" << endl; } template<class T> void myPrint(T a, T b) { cout << "调用的模板" << endl; } template<class T> void myPrint(T a, T b,T c) { cout << "调用重载的模板" << endl; } void test51() { int a = 10; int b = 40; //myPrint(a, b);//优先调用普通函数 //myPrint (a, b); //myPrint(a, b, 100); // //如果函数模板产生更好的匹配，优先调用函数模板 char e= 'a'; char f = 'b'; myPrint(e, f); } int main() { test51(); system("pause"); return 0; }- 1
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运行结果：
**总结： **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。
10.2.6 模板的局限性
局限性：
- 模板的通用性并不是万能的
例如：
template<class T> void f(T a,T b) { a=b; }- 1
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在上述中提供的赋值操作，如果传入的a和b是一个数组，就无法实现了
再例如：
templatevoid f(T a,T b) { if(a>b){.....} } - 1
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上述代码中，如果T的数据类型传入的是像Person这样的自定义数据类型，也无法正常运行，因此C++为了解决这种问题，提高模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板。
示例代码：
#includeusing namespace std; //模板的局限性 //模板并不是万能的，有些特定的数据类型，需要用具体化方式做特殊实现 class Person { public: Person(string name, int age) { this->m_name = name; this->m_age = age; } string m_name; //姓名 int m_age; //年龄 }; //对比两个数据是否相等函数 template<class T> bool myCompare(T& a, T& b) { if (a == b) { return true; } else { return false; } } //利用具体化Person的版本实现代码，具体化优先调用 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 test61() { int a = 10; int b = 20; bool ret = myCompare(a, b); if (ret) { cout << "a == b" << endl; } else { cout << "a != b" << endl; } } void test62() { Person p1("Tom", 10); Person p2("Tom", 10); bool ret = myCompare(p1, p2); if (ret) { cout << "p1 == p2" << endl; } else { cout << "p1 != p2" << endl; } } int main() { //test61(); test62(); system("pause"); return 0; } - 1
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总结：
- 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能运用系统提供的模板
10.3 类模板
1.3.1 类模板
类模板作用：
- 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<typename T> 类- 1
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解释：
template------------声明创建模板
typename ---------表明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
示例代码：
示例代码：
#includeusing namespace std; //模板的局限性 //模板并不是万能的，有些特定的数据类型，需要用具体化方式做特殊实现 class Person { public: Person(string name, int age) { this->m_name = name; this->m_age = age; } string m_name; //姓名 int m_age; //年龄 }; //对比两个数据是否相等函数 template<class T> bool myCompare(T& a, T& b) { if (a == b) { return true; } else { return false; } } //利用具体化Person的版本实现代码，具体化优先调用 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 test61() { int a = 10; int b = 20; bool ret = myCompare(a, b); if (ret) { cout << "a == b" << endl; } else { cout << "a != b" << endl; } } void test62() { Person p1("Tom", 10); Person p2("Tom", 10); bool ret = myCompare(p1, p2); if (ret) { cout << "p1 == p2" << endl; } else { cout << "p1 != p2" << endl; } } int main() { //test61(); test62(); system("pause"); return 0; } - 1
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- 原文地址：https://blog.csdn.net/qq_45986997/article/details/126556058
