C++入门篇5---模板

最新推荐文章于 2025-12-04 22:20:49 发布

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本文介绍了C++中的泛型编程，包括函数模板和类模板的概念、使用方法，以及实例化（隐式和显式）和匹配原则。展示了如何通过模板减少重复代码并提高代码复用性。

相信大家都遇到过这么一种情况，为了满足不同类型的需求，我们要写多个功能相同，参数类型不同的代码，为此，C++引入了泛型编程这一概念，而模板就是实现泛型编程的基础，其实本质就是我们写一个类似”模板”的代码，当遇到不同类型需求时，编辑器会按照我们写的模板，自动生成对应类型的函数或类，来防止相似的代码写很多遍的情况。

举个例子，假设我们要写一个交换函数

//以前
void Swap(int& x,int& y){
    int tmp=x;
    x=y;
    y=tmp;
}

//....将类型换成我们需要的类型


//现在
//函数模板
template<class T>
void Swap(T& x,T& y){
    T tmp=x;
    x=y;
    y=tmp;
}

一、函数模板

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<typename T1, typename T2,......,typename Tn>
返回值类型函数名(参数列表){}

注意：这里class和typename都可以，template的作用有点像typedef，这里特别提醒一点，每写一个函数模板或类模板，都要单独写一个template<>

下面写一个加法函数模板

template<class T>
T Add(const T& x, const T& y)
{
    return x + y;
}

int main()
{
    cout << Add(1, 2) << endl;
    cout << Add(1.1, 2.2) << endl;
    return 0;
}

底层实现：编辑器根据传的参数，自动推导类型，然后根据模板实例化函数，然后运行得出答案

函数模板的实例化---显式实例化和隐式实例化

上面的代码就是隐式实例化，即类型是编辑器自动推导的，不是我们给的，但是当参数的类型不同时( 如Add(1,1.2) )，编辑器就会出现问题，因为T可能是int，也可能是double

这时我们有两种选择

1.强转，将两个类型统一，这样隐式实例化就能成立

2.显式实例化，直接用Add<int>表明T的类型，不用编辑器自动推动，

注意：如果有多个<class T1,class T2,...,class Tn>要根据顺序对应着写类型

代码如下

template<class T>
T Add(const T& x, const T& y)
{
    return x + y;
}
int main()
{
    //强转
    cout << Add(1, (int)1.2) << endl;
    cout << Add((double)1, 1.2) << endl;
    //显示类型转换
    cout << Add<int>(1, 1.2) << endl;
    cout << Add<double>(1,1.2) << endl;
    return 0;
}

当函数模板和实体函数同时存在时，如果不显示调用，编辑器会默认调用已经存在的实体函数，如下

函数模板的匹配原则

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

2. 对于非模板函数和同名函数模板，如果其他条件都相同，在调动时会优先调用非模板函数而不会从该模板产生出一个实例。如果模板可以产生一个具有更好匹配的函数，那么将选择模板

3. 模板函数不允许自动类型转换，但普通函数可以进行自动类型转换

二、类模板

类模板格式

template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};

类模板的实例化

举个例子

template<class T>
class Vector
{
private:
    T* _a;
    size_t _size;
    size_t _capacity;
public:
    Vector(size_t n = 4)
        :_a(new T[n])
        ,_size(0)
        ,_capacity(n)
    {}

    //void push(T x);
    //...

    ~Vector();
};

template<class T>
Vector<T>::~Vector()//在类外写定义要加类型名,即类名+<>,而在正常类中，类型名==类名
{
    delete[] _a;
    _size = _capacity = 0;
}


int main()
{
    Vector<int>s1;//必须显式实例化
    Vector<double>s2;
    return 0;
}