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建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体指定，用一个虚拟的类型来代表
因此C++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板
作用：建立一个通用类，类中的成员、数据类型可以不具体指定，用一个虚拟的类型来代表
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
类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致份文件编写时链接不到
方式2：将声明和实现写到同一个文件中去，并更改后缀名为.hpp,hpp时约定的名称并不是强制的
模板概念：
-
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
语法：
template<typename T>
//函数声明或定义-
template ……声明创建模板
-
typename……表面其后面的符号是一种数据类新，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
例：我们这里举一个交换函数的函数模板
//函数模板
template<typename T>//声明一个模板，告诉编译器后面代码紧跟着的T不要报错,T是一个通用数据类型
void mySwap(T& a, T& b) {
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}使用模板：
自动类型推导：
mySwap(a,b);显示指定类型：
mySwap<int>(a,b);作用：
建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体指定，用一个虚拟的类型来代表
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
template<class T> void func() { cout << "func 调用" << endl; } void test02() { func<int>();//必须确定出T的数据类型，才可以使用 }
函数模板：
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
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
//实现通用对数组进行排序的函数
//规则 从大到小
//算法 选择排序
//测试 char 数组 int 数组
//排序算法
template<typename 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
swap(arr[max], arr[i]);
}
}
}
//提供一个打印数组的模板
template<typename T>
void printArr(T arr[], int len) {
for (int i = 0; i < len; i++) {
cout << arr[i] << " ";
}
cout << endl;
}
void test01() {
//测试char数组
char charArr[] = "badcfe";
int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);
mySort(charArr, num);
printArr(charArr, num);
}
//测试int数组
void test02() {
int intArr[] = { 7,2,3,1,6,8,3,4,6,2,4 };
int num = sizeof(intArr) / sizeof(int);
mySort(intArr, num);
printArr(intArr, num);
}
int main() {
//test01();
test02();
return 0;
}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，可以发生隐式转换
#include<iostream>
using namespace std;
//普通函数与函数模板区别
//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 test01() {
int a = 10;
int b = 20;
char c = 'c';//c--99
cout << myAdd01(a, c) << endl;
//自动类型推导
//cout << myAdd02(a, c) << endl;//报错
//显示指定类型
cout<<myAdd02<int>(a, c)<<endl;//不报错
}
int main() {
test01();
return 0;
}
PS：建议使用显示指定类型的方式，调用该模板，因为可以确定自己通用类型T
调用规则：
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
-
函数模板可以重载
-
如果函数模板可以产生更好的匹配，优先调用函数模板
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
//普通函数和函数模板的调用规则
void myPrint(int a, int b) {
cout << "调用普通函数" << 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 << "调用的重载模板" << endl;
}
void test01() {
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
//myPrint(a, b);
//通过空模板参数列表，强制调用函数模板
//myPrint<>(a, b);
//函数模板的重载
myPrint<>(a, b, c);
//如果函数模板产生更好的匹配，优先调用函数模板
char c1 = 'a';
char c2 = 'b';
myPrint(c1, c2);
}
int main() {
test01();
return 0;
}模板的局限性
ps: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;
}在上述代码中提供的赋值操作，如果传入的a和b是一个数组，就无法实现了
再例如：
template<class T>
void f(T a, T b) {
if (a > b) {
}
}在上述代码中，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，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
//template<class T>
//void f(T a, T b) {
// a = b;
//}
//模板局限性
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_name = name;
this->m_age = age;
}
//姓名
string m_name;
//年龄
int m_age;
};
//对比两个数据是否相等的函数
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，具体优先调用
template<> bool myCompare(Person& p1, Person& p2) {
if (p1.m_name == p2.m_name && p2.m_age == p1.m_age) return true;
else return false;
}
void test01() {
int a = 10;
int b = 20;
bool ret = myCompare(a, b);
if (ret == 1) {
cout << "a==b" << endl;
}
else {
cout << "a!=b" << endl;
}
}
void test02() {
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() {
//test01();
test02();
return 0;
}总结：
- 利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化
- 学习模板不是为了写模板，而是在STL能够运用系统提供的模板
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指定，用一个虚拟的类型来代表
语法：
template<typename T>
类示例：我们写一个可以展示姓名和年龄的类模板
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
//类模板
template<class NameType,class AgeType>
class Person {
public:
//构造函数
Person(NameType name,AgeType age) {
this->m_name = name;
this->m_age = age;
}
void showPerson() {
cout << "name:" << this->m_name << " age:" << this->m_age << endl;
}
NameType m_name;
AgeType m_age;
};
void test01() {
Person<string,int> p1("孙悟空",999);
p1.showPerson();
}
int main() {
test01();
return 0;
}与函数模板区别：
-
类模板没有自动类型推导的使用方式
-
类模板在模板参数列表中可以有默认参数
示例：
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
//类模板与函数模板的区别
template<class NameType,class AgeType= int>
class Person {
public:
Person(NameType name,AgeType age) {
this->name = name;
this->age = age;
}
void showPerson() {
cout << "name:" << this->name << " age:" << this->age << endl;
}
public:
NameType name;
AgeType age;
};
//1.类模板没有自动类型推导使用方式
void test01() {
Person<string, int>p1("孙悟空", 999);
p1.showPerson();
}
//2.类模板在模板参数列表中可以有默认参数
void test02() {
Person<string>p("猪八戒", 999);
p.showPerson();
}
int main() {
test01();
test02();
return 0;
}类模板中成员函数创建时机
类模板中的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可以创建
示例:
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
//类模板中成员函数创建时机
class Person1 {
public:
void showPerson1() {
cout << "Person1 Show!" << endl;
}
};
class Person2 {
public:
void showPerson2() {
cout << "Person2 Show!" << endl;
}
};
template<class T>
class myClass {
public:
T obj;
//类模板中的成员函数（调用才创建）
void func1() {
obj.showPerson1();
}
void func2() {
obj.showPerson2();
}
};
void test01() {
myClass<Person1>m;
m.func1();
//m.func2();编译会出错，说明函数调用才会去创建成员函数
}
int main() {
test01();
return 0;
}类模板对象做函数参数
三种传入方式：
-
指定传入类型——直接显示对象的数据类型
-
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——将这个对象型模板化进行传递
示例：
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
//类模板对象做函数参数
template<class T1,class T2>
class Person {
public:
Person(T1 name, T2 age) {
this->m_name = name;
this->m_age = age;
}
void showPerson() {
cout << "姓名:" << this->m_name << "年龄：" << this->m_age << endl;
}
T1 m_name;
T2 m_age;
};
//1.指定传入类型
void printPerson1(Person<string,int> &p) {
p.showPerson();
}
void test01() {
Person<string, int> p("孙悟空", 100);
p.showPerson();
}
//2.参数模板化
template<class T1, class T2 >
void printPerson2(Person<T1, T2> &p) {
p.showPerson();
cout << "T1类型：" << typeid(T1).name()<< endl;
cout << "T2类型:" << typeid(T2).name() << endl;
}
void test02() {
Person<string,int>p("猪八戒",90);
printPerson2(p);
}
//3.整个类型模板化
template<class T>
void printPerson3(T& p) {
p.showPerson();
cout << "T的类型：" << typeid(T).name() << endl;
}
void test03() {
Person<string, int>p("唐僧", 30);
printPerson3(p);
}
int main() {
test01();
test02();
test03();
return 0;
}总结：
-
通过类模板创建的对象，可以有三种方式向函数中进行传参
-
使用比较广泛的时第一种：指定传入的类型
类模板与继承
当类模板碰到继承时，需要注意以下几点：
-
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的T的类型，子类也需变为类模板
示例：
#include<iostream>
using namespace std;
//类模板与继承
template<class T>
class Base {
T m;
};
class Son:public Base<int> {
};
void test01() {
Son s1;
}
//如果想灵活指定父类中T的类型，子类也需要变为类模板
template<class T1,class T2>
class Son2 :public Base<T2> {
public:
Son2() {
cout << "T1的类型为" << typeid(T1).name() << endl;
cout << "T2的类型为" << typeid(T2).name() << endl;
}
T1 obj;
};
void test02() {
Son2<int, char>s2;
}
int main() {
test02();
return 0;
}类模板成员函数的类外实现
示例：
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
//类模板成员函数的类外实现
template<class T1,class T2>
class Person {
public:
Person(T1 name, T2 age);
void showPerson();
T1 m_name;
T2 m_age;
};
//构造函数的类外实现
template<class T1,class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) {
this->m_name = name;
this->m_age = age;
}
//成员函数的类外实现
template<class T1,class T2>
void Person<T1,T2>::showPerson() {
cout << "姓名：" << this->m_name << "年龄：" << this->m_age << endl;
}
void test01() {
Person<string, int> P("Tom", 20);
P.showPerson();
}
int main() {
test01();
return 0;
}类模板分文件编写
问题：
类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致份文件编写时链接不到
解决：
-
方式1：直接包含.cpp源文件
-
方式2：将声明和实现写到同一个文件中去，并更改后缀名为.hpp,hpp时约定的名称并不是强制的
示例：
person.hpp中代码
#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
template<class T1, class T2>
class Person {
public:
Person(T1 name, T2 age);
void showPerson();
T1 m_name;
T2 m_age;
};
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) {
this->m_name = name;
this->m_age = age;
}
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() {
cout << "姓名：" << this->m_name << "年龄：" << this->m_age << endl;
}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
ps:建议全局函数用类内实现，用法简单，而且编译器可以直接识别
示例：
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
//类模板与友元
//提前让编译器知道
template<class T1,class T2>
class Person;
//类外实现
template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2> p) {
cout << "姓名：" << p.m_name << " 年龄：" << p.m_age << endl;
}
//通过全局函数打印Person信息
template<class T1,class T2>
class Person {
//全局函数 类内实现
friend void printPerson(Person<T1,T2> p) {
cout << "姓名：" << p.m_name << " 年龄：" << p.m_age << endl;
}
//全局函数类外实现
//加一个空模板的参数列表
//如果全局函数是类外实现的需要让编译器提前知道这个函数的存在
friend void printPerson2<>(Person<T1, T2> p);
public:
Person(T1 name, T2 age) {
this->m_name = name;
this->m_age = age;
}
private:
T1 m_name;
T2 m_age;
};
//1.全局函数在类内的实现
void test01() {
Person<string,int>p("Tom", 20);
printPerson(p);
}
//2.全局函数在类外实现
void test02() {
Person<string, int>p("Jerry", 20);
printPerson2(p);
}
int main() {
test02();
system("pause");
return 0;
}类模板案例
案例描述：实现一个通用的数组类，要求如下：
- 可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储
- 将数组中的数据存储到堆区
- 构造函数中可以传入数组的容量
- 提供对应的拷贝函数以及operator=防止浅拷贝问题
- 提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除
- 可以通过下标的方式访问数组中的元素
- 可以获取数组中当前元素和数组的容量
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