C++之模板

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于 2022-10-12 16:43:50 首次发布

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本文深入讲解C++模板编程，包括函数模板与类模板的基本概念、使用方法及其实现原理，并探讨了非类型模板参数和模板特化等高级主题。

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一、泛型编程

来看看下面这段代码

int Max(int a, int b)
{
	return a > b ? a : b;
}

char Max(char a, char b)
{
	return a > b ? a : b;
}

double Max(double a, double b)
{
	return a > b ? a : b;
}

short Max(short a, short b)
{
	return a > b ? a : b;
}

void main()
{
	cout << Max(10, 20) << endl;      //20
	cout << Max('A', 'B') << endl;    //'B'
	cout << Max(10.23, 2.45) << endl; //10.23
}

共有三个Max函数，内部执行的功能都是一样的求较大值，但就是参数类型不同，我们在求不同类型的时候，就要分别写出其对应的函数，这个时候就是很麻烦，代码冗杂度太大了，

那么我们就会思考，能不能写一个万能的通用代码，不管什么类型的参数，都能去实现Max功能呢？(就像流水线生成的时候，机械化的进行一些步骤，我们只需要在进行一点小小的操作就能变成不同的产品)

模板就能解决这样的问题

1、模板的概念

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。

2、模板的格式

template<Typename Type1,Typename Type2,Typename Type3>
返回值类型函数名（参数列表）
{
//实现的具体代码
}

实现Max的代码为：

template<typename Type>
Type Max(Type a, Type b)
{
	return a > b ? a : b;
}

二、函数模板的使用

普通内置类型：

类类型：需要使用重载

直接调用的话可以看到是运行不了的，是因为在比较大小的时候，编译器并不知道类类型到底要怎么进行 > 的比较

为了让编译器能够知道怎样进行比较，这时候我们就需要进行重载。我们对 > 进行重载

重载如下，这个const是因为要进行类型的匹配，定义模板的时候类型是家里const

bool operator>(const Test& t)const
	{
		return m_data > t.m_data ? m_data : t.m_data;
	}

三、函数模板的本质

函数模板是一个蓝图，它本身并不是函数，是编译器使用方式产生特定具体类型函数的模具。所以其实模板就是将本来应该我们做的重复的事情交给了编译器

三、类模板的使用

之前在数据结果的时候，只能定义单个类型的顺序表，

当使用了模板以后，就可以定义多种不同类型的顺序表

需要注意的是，当定义类函数的时候，在类外部实现函数的时候格式是需要注意的，不光要加上类的限定，还有在前面加上模板信息

非类型的模板参数：

模板中的参数不一定要存储类型，

注意：

1、这里的yourlist和herlist只有一个参数是因为模板里面的第二个参数已经有了默认值，这时候可把第二个参数给省略了，

但如果没有默认值，那么就必须要写两个参数才行

2、非类型的模板参数只能是整形的，float，double等都不行

零初始化：

”用一个有用的缺省值来对他们进行初始化“的缺省构造函数，相反，任何未被初始化的局部变量都具有一个不确定的值

可以看到，这时候，定义的局部变量都有一个随机的值

可以通过零初始化的方法对变量进行赋“零值”，但这里的零值并不是真的0，而是根据参数的类型进行转换的，

int 对应 0 ， bool 对应 false 等

同样的，对于模板类，也可以通过零初始化的方法

四、模板的特化

函数模板的特化

概念：
我们的模板是可以解决绝大多数问题的，但是在一些特殊的情况下有一些问题无法用通用的模板解决，这时我们就需要将模板特化，用来解决特殊情况下的问题。例如下面的情况：

这里我们是想比较两个字符串的大小，但是我们这里传入的是两个指针，那么到时候在比较时，比较的是指针中保存的地址的大小，而不是字符串的大小，这里我们就需要对模板进行特化

类模板的全特化

类模板的偏特化

还可以进一步进行条将限制设计的特化版本