C++模板学习

最新推荐文章于 2025-05-06 13:05:06 发布

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分类专栏： c++学习概括总结

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模板初阶

泛型编程

函数重载的几个不好的地方：

1.代码的复用率低，新类型出现时，就需要增加对应的函数。例如交换函数的书写时，就能体现出复用率低。

2.代码的可维护性比较低，一个出错可能让所有的重载均出错。

泛型编程：编写与类型无关的通用代码，是代码复用的一种手段，模板是泛型编程的基础。

模板又分为函数模板和类模板。

函数模板

概念：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。

typename是用来定义模板参数关键字，也可以使用class（不能使用struct代替class）

函数模板的原理

模板参数实例化分为：隐式实例化和显式实例化。

隐式实例化就是让编译器根据实参推演模板参数的实际类型，显式实例化就是在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型。

注意隐式实例化中模板参数列表只有一个T，所以不能有多于一种的参数类型需要去推演。例如int,double两种类型.

template<class T>
T Add(const T& left,const T& right)
{
  return left+right;
}
int main()
{
  int a1=10,a2=20;
  double d1=10.0,d2=20.0;
  Add(a1,a2);
  Add(d1,d2);
  //Add(a1,d1);不能通过编译
  Add(a1,(int)d1);
  Add<int>(a1,d1);
  return 0;
}

需要注意的点：

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。

类模板

类模板的定义格式

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<assert.h>
#include<algorithm>
using namespace std;
template<class T>
class Vector
{
public:
  Vector(size_t m_capacity=10)
  :pdata(new T[capacity])
  ,size(0)
  ,capacity(m_capacity)
  {}//构造函数初始化
  ~Vector();//使用析构函数在类中声明，在类外定义
  void PushBack(const T& data)
  {
    pdata[size++]=data;
  }
  void PopBack()
  {
    size--;
  }
  size_t Size()
  {
    return size;
  }
  T& operator[](size_t pos)
  {
    assert(pos<size);
    return pdata[pos];
  }
private:
  T* pdata;
  size_t size;
  size_t capacity;
};
//类模板中函数放在类外进行定义时，需要加模板参数列表
template<class T>
Vector<T>::~Vector()
{
  if(pdata)
  {
    delete[] pdata;
  }
}
int main()
{
  Vector<int> s1;
  s1.PushBack(1);
  s1.PushBack(2);
  Vector<double> s2;
  s2.PushBack(1.0);
  s2.PushBack(2.0);
  s2.PushBack(3.0);
  for(size_t i=0;i<s1.Size();i++)
  {
    cout<<s1[i]<<" ";
  }
  cout<<endl;
  for(size_t i=0;i<s2.Size();i++)
  {
    cout<<s2[i]<<" ";
  }
  cout<<endl;
  return 0;
}

模板进阶

非类型模板参数

模板参数分类：类型形参与非类型形参。

类型形参出现在模板参数列表中，跟在class或者typename之类的参数类型名称。

非类型形参，就是用另一个常量作为类（函数）模板的一个参数，在类（函数）模板中可将该参数当成常量来使用。

****常量的类型只能是：整形（及相关类型），指针，引用。浮点数类对象以及字符串不允许作为非类型模板参数。

****传入的时候必须是const类型的数据

模板的特化

模板的特化是指在原模板类的基础上，针对特殊类型所进行的特殊化的实现方式。模板特化分为函数模板特化和类模板特化。

函数模板特化步骤：

基础函数模板---->template后面接一对空的尖括号<> ------------>函数名后跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型

-------------------> 函数形参表必须要和模板函数的基础参数类型完全相同。

template<>
bool Isequal<char*>(char*& left,char*& right)
{
  if(strcmp(left,right)>0)
  {
    return true;
  }
  return false;
}

类模板特化：

分为全特化和偏特化。

全特化就是将模板参数列表中所有的参数都确定化。

偏特化有以下两种表现方式：

**部分特化将模板参数类表中的一部分参数特化

**参数更进一步的限制偏特化并不仅仅是指特化部分参数，而是针对模板参数更进一步的条件限制所设计出来的一个特化版本。

类模板特化应用之类型萃取

1.memcpy,strcpy均是浅拷贝。如果拷贝自定义类型对象，要确定自定义类型对象是浅拷贝还是深拷贝。深拷贝则不能使用memcpy,strcpy

2.使用循环复制的方式代码的效率比较低。

3.为了将内置类型与自定义类型区分开，可以采用类型萃取。

模板分离编译

经历步骤：

预处理---->编译---->汇编----->链接

模板总结

优点：

模板复用了代码，节省资源，更快的迭代开发
增强了代码的灵活性
进行完封装以后使用起来更加方便，维护性高

缺点：

导致代码膨胀问题，编译时间也会变长。
出现模板编译错误时，错误信息非常凌乱，不易定位错误。