C++模板

最新推荐文章于 2025-05-22 19:45:49 发布
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分类专栏： C++ 文章标签： c++
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C++模板

  • 1.函数模板（泛型）
    • 语法：template<typename T>或template<class T>(T只是个符号，可以换成其它的字符)
      template<class T,class N,…>
    //假设要实现两数的交换，如果用普通的方法实现，不同数据类型需要定义不同的函数
void swapInt(int a,int b){
    int temp;
    temp = a;
    a = b;
    b = temp;
    
}
void swapDouble(double a,double b){
    double temp;
    temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

//使用模板，将函数的形参定义为通用数据类型，这样用一个函数即可实现多种数据类型的交换。
//函数模板
template<typename T>
void Swap(T &a,T&b){
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;		
}
int main(){
    int a = 123;
    int b = 21;
    //函数模板的调用
    //1.自动类型推导
    Swap(a,b);
    cout << a << "," << b << endl;
    //2.显示指定类型
    Swap<int>(a,b);
    cout << a << "," << b << endl;
    return 0;
}
    • 普通函数与函数模板的区别
      • 普通函数调用可以发生隐式类型转换
      • 函数模板用自动类型推导，不可以发生隐式类型转换
      • 函数模板用显示类型，可以发生隐式类型转换
    #include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

int f(int a,int b){
    return a + b;
}

template<class T>
T ff(T a,T b){
    return a + b;
}
int main(){
    int a = 12;
    int b = 23;
    cout << f(a,b) << endl;//正常调用
    char c = 'c';
    cout << f(a,c) << endl;//发生隐式类型转换，编译器自动将c转为ASCII码编号

    //函数模板
    cout << ff(a,b) << endl;//正常自动类型推导调用
    //ff(a,c); //错误，自动类型推导无法发生隐式转换
    cout << ff<int>(a,c) << endl;//正确，指定类型可以发生隐式类型转换
}
    • 普通函数和函数模板的调用规则
      • 二者皆可调用时，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
    #include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

int f(int a,int b){
    cout << "调用普通函数" << endl;
    return a + b;
}

template<class T>
T f(T a,T b){
    cout << "调用函数模板" << endl;
    return a * b;
}

template<class T>
T f(T a){
    cout << "调用函数模板" << endl;
    return a;
}
int main(){
    int a = 12;
    int b = 23;
    //二者皆可调用时，优先调用普通函数
    cout << f(a,b) << endl;//调用普通函数

    //通过空模板参数列表来强制调用函数模板
    cout << f<>(a,b) << endl;//调用函数模板

    //函数模板也可以发生重载
    cout << f(a) <<endl;
    
    char x = 'x';
    char y = 'y';
    //函数模板可以产生更好的匹配，优先调用函数模板
    cout << f(x,y) << endl;
}
    • 模板的局限性
      并非所有的泛型都满足函数体内部的操作
    #include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

template <class T>
T f(T a,T b){
    return a + b;
}

class Person{
public:
    Person(int x){
        this -> x = x;
    }
    int x;
};

int main(){
    int a = 123;
    int b = 234;
    cout << f(a,b) << endl;//正常操作

    Person p1(12);
    Person p2(23);
    //cout << f(p1,p2) <<endl; 错误操作，对象无法直接相加
}
    • 解决办法
      • 1.运算符重载
      • 2.模板重载
    #include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

template <class T>
T f(T a,T b){
    return a + b;
}
class Person{
public:
    Person(int x){
        this -> x = x;
    }
    int x;
};
//具体化Person，具体化优先调用
template<>Person f(Person a,Person b){
    Person c(0);
    c.x = a.x + b.x;
    return c;
}
int main(){
    int a = 123;
    int b = 234;
    cout << f(a,b) << endl;//正常操作
    Person p1(12);
    Person p2(23);
    cout << f(p1,p2).x <<endl; 
}
  • 2.类模板
    • 语法：与函数模板一致，在类前加template <class T>
    #include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

template <typename T,typename N>
class Person{
public:
    Person(T age,N name){
        this -> age = age;
        this -> name = name;
    }

    T age;
    N name;
};
int main(){
    Person<int,string> p1(123,"A");
    //Person p1(123,"A");错误，类模板无法自动类型推导
    cout << p1.age <<p1.name <<endl;
}
    • 类模板与函数模板的区别
      • 类模板没有自动类型推导
      • 类模板的模板参数列表中支持默认参数
        template <class T,class N = int>
    • 类作为函数参数
      • 指定传入类型
      #include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

template <typename T,typename N>
class Person{
public:
    Person(T age,N name){
        this -> age = age;
        this -> name = name;
    }

    T age;
    N name;
};
void f(Person<int,string> p1){
    cout << p1.age << "," << p1.name <<endl;
}
int main(){
    Person<int,string> p1(123,"A");
    f(p1);
    return 0;
}
      • 参数模板化
      void f(Person<int,string> p1){
    cout << p1.age << "," << p1.name <<endl;
}
      • 类模板化
      template<class T>
void f(T p1){
    cout << p1.age << "," << p1.name <<endl;
}
    • 类模板与继承
      • 当父类是一个类模板时，子类在声明时需指定父类参数的类型
      • 不指定，编译器无法给子类分配内存
      • 要想灵活指定父类T的类型，子类也需转为类模板
    #include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

template <class T,class N>
class Person{
public:
    Person(){cout << "aaaaa" << endl;};
    Person(T age,N name){
        this -> age = age;
        this -> name = name;
        cout << "aacccca" << endl;
    }
    T age = 1;
    N name = "a";
};
//指定父类参数类型
class Person1:public Person<int,string>{
public:
    Person1(){};
    Person1(int a,string b):Person(a,b){
    }
    void f(){
        cout << this -> age << "," << this -> name << endl;
    }
};

int main(){
    Person1 p1(12,"a");
    p1.f();
    return 0;
}

    //子类也转为模板
template <class T,class N>
class Person1:public Person<T,N>{
public:
    Person1(){};
    Person1(T a,N b):Person<T,N>(a,b){
    }
    void f(){
        cout << this -> age << "," << this -> name << endl;
    }
};

int main(){
    Person1<int,string> p1(12,"a");
    p1.f();
    return 0;
}
    • 类模板，函数类外实现
    #include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

template <class T,class N>
class Person{
public:
    Person(){cout << "aaaaa" << endl;};
    Person(T age,N name);
    void f();
    T age = 1;
    N name = "a";
};
//类外构造函数
template <class T,class N>
Person<T,N>::Person(T age,N name){
        this -> age = age;
        this -> name = name;
        cout << "aacccca" << endl;
    }
//类外成员函数
template <class T,class N>
void Person<T,N>::f()
{
    cout << this -> age << "," << this -> name << endl;
}

int main(){
    Person<int,string> p(12,"a");
    p.f();
    return 0;
}
    • 类模板与友元
      • 全局函数类内实现
      #include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

template <class T,class N>
class Person{
    //f通过friend修饰，f并非成员函数，而是全局函数
    friend void f(Person<T,N> p){
        cout << p.age << "," << p.name << endl;
public:
    Person(T age,N name){
        this -> age = age;
        this -> name = name;
    }
    T age;
    N name;
    }
};
int main(){
    Person<int ,string> p(12,"a");
    f(p);
}
      • 全局函数类外实现
      #include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

//全局变量f用到了Person类，因此要提前声明
template <class T,class N>
class Person;
//提前让编译器知道全局变量f
template <class T,class N>
void f(Person<T,N> p){
    cout << p.age << "," << p.name << endl;
}

template <class T,class N>
class Person{
    //添加空模板参数列表
    friend void f<>(Person<T,N> p);
public:
    Person(T age,N name){
        this -> age = age;
        this -> name = name;
    }
    T age;
    N name;
};

int main(){
    Person<int ,string> p(12,"a");
    f(p);
}
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