C++模板

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已于 2024-10-29 20:42:22 修改

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分类专栏： c++ 文章标签： c++ 算法开发语言

于 2024-10-29 20:41:27 首次发布

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C++模板

泛型编程

那么我们如何设计一个通用的交换函数呢？

#include <iostream>
using namespace std;

void Swap(int& left, int& right)
{
	int temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}
void Swap(double& left, double& right)
{
	int temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}
void Swap(char& left, char& right)
{
	int temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}

上面我们用函数重载写了三种交换函数，所以我们就把他给写固定，只能用这三种的类型进行交换，这个对我们来说很不方便，如何写一个模板让他所有都可以自己进行推导呢

函数模板

函数模板的概念

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。

函数模板的格式

template<typename T1,typename T2,.....>

template 返回值类型函数名(参数列表){}

template<typename T>
void Swap(T & left,T & right)
{
    T lemp =left;
    left=right;
    right=lemp;

}

注意：typename是用来定义模板参数的关键字，也可以使用class(切记：不能使用struct代替class)

函数模板的原理

函数模板并不是一个函数，而是一个蓝图，是用编译器使用方式产生特定的具体类型的摸具，所以就是将我们重复做的事情交给了编译器

函数模板的实例化

用不同类型的参数使用函数模板时，称为函数模板的实例化。模板参数实例化分为：隐式实例化和显式实例化

1. 隐式实例化：让编译器根据实参推演模板参数的实际类型

template <class T>
T ADD(const T & left,const T &right)
{
	return left + right;
}
int main() 
{
	int a1 = 10, a2 = 30;
	double b1 = 10.4, b2 = 30.4;
	cout << ADD(a1, a2) << endl;
	cout << ADD(b1, b2) << endl;
retrun 0；
}

2. 显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型

template <class T>
T ADD(const T & left,const T &right)
{
	return left + right;
}
int main() 
{
	int a1 = 10, a2 = 30;
	double b1 = 10.4, b2 = 30.4;
	cout<<ADD(a1,(int) b1) << endl;
	cout << ADD<int>(a1, b1) << endl;
return 0;
}

模板参数的匹配原则

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

 // 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
 {
 return left + right;
 }
 // 通用加法函数
template<class T>
 T Add(T left, T right)
 {
 return left + right;
 }
 void Test()
 {
 Add(1, 2);       
}
 // 与非模板函数匹配，编译器不需要特化
Add<int>(1, 2);  // 调用编译器特化的Add版本

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

// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
 {
 return left + right;
 }
 // 通用加法函数
template<class T1, class T2>
 T1 Add(T1 left, T2 right)
 {
 return left + right;
 }
 void Test()
 {
 Add(1, 2);     
Add(1, 2.0);   
数
}

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

 template<class T1, class T2, ..., class Tn> 
class 类模板名
{
 // 类内成员定义
};   
 // 动态顺序表
// 注意：Vector不是具体的类，是编译器根据被实例化的类型生成具体类的模具
template<class T>
 class Vector
 { 
public :
 Vector(size_t capacity = 10)
        : 
_pData(new T[capacity])
        , 
        , 
    {}
 _size(0)
 _capacity(capacity)
 // 使用析构函数演示：在类中声明，在类外定义。
~Vector();
 void PushBack(const T& data)；
    void PopBack()；
// ...
 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;
 };
 
// 注意：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;
    _size = _capacity = 0;
 }

类模板的实例化

类模板实例化与函数模板实例化不同，类模板实例化需要在类模板名字后跟<>，然后将实例化的类型放在<> 中即可，类模板名字不是真正的类，而实例化的结果才是真正的类

// Vector类名，Vector<int>才是类型
 Vector<int> s1;
 Vector<double> s2;