C++学习日记
DAY 10
模板
建立通用的模具，提高复用性
函数模板
语法：
template<typename T>
函数
解释：
template — 声明创建模板
typename — 表明其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替
T — 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母
例如：
// 函数模板
// 声明一个模板，告诉编译器后面代码紧跟的T不要报错
template<typename T>
void swap(T &a, T &b)
{
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
int main()
{
int a = 10, b = 20;
// 使用函数模板
// 1、自动类型推导
swap(a, b);
// 2、显式指定类型
swap<int>(a, b);
return 0;
}
总结：
1、函数模板利用关键字template
2、使用函数模板有两种方式：自动类型推导，显式指定类型
3、模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化
函数模板注意事项
注意事项：
1、自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T，才可以使用
2、模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
template<typename T>
void swap(T &a, T &b)
{
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
template<typename T>
void func()
{
}
int main()
{
// 1、
int a = 10, int b = 20;
char c = 'c';
swap(a, b); // 正确
swap(a, c); // 错误
// 2、
func(); // 错误
func<int>(); // 正确
}
普通函数和函数模板的区别
区别：
1、普通函数调用时可以发生自动类型转换(隐式类型转换)
2、函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
3、如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换
函数模板建议使用显示指定类型
普通函数与函数模板的调用规则
调用规则：
1、如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
2、可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
3、函数模板也可以发生重载
4、如果函数模板可以产生更好的匹配，优先调用函数模板
普通函数与模板函数最好不要一起出现，防止出现二义性
模板机制
1、编译器并不是把函数模板处理成能够处理任何类型的函数
2、函数模板通过具体类型产生不同的函数
3、编译器会对函数模板进行两次编译，在声明的地方对模板代码本身进行编译，在调用的地方对参数替换后的代码进行编译
模板的局限性
对于一些特定的数据类型，模板不能使用，例：
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
class Person
{
public:
Person(string name, int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
string m_Name;
int m_Age;
};
template<class T>
bool isEqual(T a, T b)
{
if (a == b)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
// 利用具体化Person的版本实现代码，具体优先调用
template<> bool isEqual(Person p1, Person p2)
{
if (p1.m_Age == p2.m_Age && p1.m_Name == p2.m_Name)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
int main()
{
int a = 10, b = 10;
if (isEqual(a, b))
{
cout << "a == b" << endl;
}
else
{
cout << "a != b" << endl;
}
Person p1("张三", 18);
Person p2("张三", 18);
if (isEqual(p1, p2))
{
cout << "p1 == p2" << endl;
}
else
{
cout << "p1 != p2" << endl;
}
return 0;
}
总结：
1、利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化
2、学习模板并不是为了写模板，而是STL能够运用系统提供的模板
类模板
建立一个通用类，类中的成员数据类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表
语法：
template<typename T>
类
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<typename TypeName, typename TypeAge>
class Person
{
public:
Person(TypeName name, TypeAge age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
void show()
{
cout << "姓名为：" << this->m_Name << " 年龄为:" << this->m_Age << endl;
}
TypeName m_Name;
TypeAge m_Age;
};
int main()
{
Person<string, int> p("张三", 18);
p.show();
return 0;
}
类模板和函数模板的区别
区别：
1、类模板没有自动类型推导的使用方式
2、类模板在模板参数列表中可以有默认参数
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<typename TypeName, typename TypeAge = int>
class Person
{
public:
Person(TypeName name, TypeAge age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
void show()
{
cout << "姓名为：" << this->m_Name << " 年龄为:" << this->m_Age << endl;
}
TypeName m_Name;
TypeAge m_Age;
};
int main()
{
Person<string> p("张三", 18);
p.show();
return 0;
}
类模板中成员函数创建时机
普通类中成员函数一开始就可以创建
类模板中的成员函数调用时才创建
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
class Person1
{
public:
void show1()
{
cout << "Person1的show1()"<< endl;
}
};
class Person2
{
public:
void show2()
{
cout << "Person2的show2()" << endl;
}
};
template<class T>
class Person
{
public:
T obj;
void show1()
{
obj.show1();
}
void show()
{
obj.show2();
}
};
int main()
{
Person<Person1> p;
p.obj.show1();
// p.obj.show2(); // 出错
return 0;
}
类模板对象做函数参数
传入方式：
1、指定传入类型 — 直接显示对象的数据类型
2、参数模板化 — 将对象中的参数变为模板进行传递
3、整个类模板化 — 将这个对象类型模板化进行传递
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<class T1, class T2>
class Person
{
public:
Person(T1 name, T2 age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
void showPerson()
{
cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄：" << this->m_Age << endl;
}
T1 m_Name;
T2 m_Age;
};
// 1、指定传入类型
void test01(Person<string, int>&p)
{
p.showPerson();
}
// 2、参数模板化
template<class T1, class T2>
void test02(Person<T1, T2>&p)
{
p.showPerson();
}
// 3、整个类模板化
template<class T>
void test03(T& p)
{
p.showPerson();
}
int main()
{
// 1、指定传入类型
Person<string, int> p1("张三", 20);
test01(p1);
// 2、参数模板化
Person<string, int> p2("李四", 22);
test02(p2);
// 3、整个类模板化
Person<string, int> p3("赵五", 24);
test03(p3);
return 0;
}
类模板与继承
注意：
1、当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，要指出父类中的类型
2、如果不指定，编译器无法给子类分配内存
3、如果想灵活指出父类中T的类型，子类也要变为类模板
template<class T1, class T2>
class Person
{
public:
Person(T1 name, T2 age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
void showPerson()
{
cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄：" << this->m_Age << endl;
}
T1 m_Name;
T2 m_Age;
};
// 子类继承要指出父类模板的类型，否则不能继承，因为不知道类型大小
// 无法分配内存
class Son :public Person<string, int>
{
};
// 想灵活指定父类中T类型，子类也需要模板
template<class T1, class T2>
class Son2 :public Person<T1, T2>
{
T1 m_Name;
};
类模板成员函数类外实现
template<class T1, class T2>
class Person
{
public:
Person(T1 name, T2 age);
void showPerson();
T1 m_Name;
T2 m_Age;
};
// 构造函数的类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
// 成员函数的类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson()
{
cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄：" << this->m_Age << endl;
}
类模板分文件编写
问题：类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致文件编写时链接不到
解决：
1、直接包含.cpp源文件
2、将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀为.hpp，hpp是约定的名称，并不是强制
类模板和友元
全局函数类内实现 ---- 直接在类内声明友元即可
全局函数类外实现 ---- 需要提前让编译器知道全局函数的存在
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
// 类的定义
template<class T1, class T2>
class Person;
// 全局函数类外实现
template<class T1, class T2>
void show2(Person<T1, T2> p)
{
cout << "姓名：" << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
}
// 类的实现
template<class T1, class T2>
class Person
{
// 全局函数类内实现
friend void show(Person<T1, T2> p)
{
cout << "姓名：" << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
}
// 全局函数类外实现
// 加空模板的参数列表
// 需要提前让编译器知道这个函数的存在，放在类实现前面
friend void show2<>(Person<T1, T2> p);
public:
Person(T1 name, T2 age);
private:
T1 m_Name;
T2 m_Age;
};
// 构造函数的类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
int main()
{
Person<string, int>p1("张三", 18);
show(p1);
Person<string, int>p2("李四", 18);
show2(p2);
return 0;
}
使用类模板实现数组类封装
模板类数组的定义与实现
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
template<class T>
class MyArray
{
public:
MyArray(int capacity)
{
this->m_Capacity = capacity;
this->m_Size = 0;
this->pAddress = new T[capacity];
}
MyArray(const MyArray& arr)
{
this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
this->m_Size = arr.m_Size;
this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
for (int i = 0; i < this->m_Size; i++)
{
this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
}
}
MyArray& operator=(const MyArray & arr)
{
if (this->pAddress != NULL)
{
delete[]this->pAddress;
this->pAddress = NULL;
this->m_Capacity = 0;
this->m_Size = 0;
}
this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
this->m_Size = arr.m_Size;
this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
for (int i = 0; i < this->m_Size; i++)
{
this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
}
return *this;
}
void push_back(const T& val)
{
if (this->m_Capacity == this->m_Size)
{
return;
}
this->pAddress[this->m_Size] = val;
this->m_Size++;
}
void pop()
{
if (this->m_Size == 0)
{
return;
}
this->m_Size--;
}
T& operator[](int index)
{
return this->pAddress[index];
}
int capacity()
{
return this->m_Capacity;
}
int size()
{
return this->m_Size;
}
~MyArray()
{
if (this->pAddress != NULL)
{
delete[]this->pAddress;
}
}
private:
T* pAddress;
int m_Capacity;
int m_Size;
};
使用自定义的数组类
#include "myarray.hpp"
#include<string>
class Person
{
public:
Person() {};
Person(string name, int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void print(MyArray<int>&arr)
{
for (int i = 0; i < arr.size(); i++)
{
cout << arr[i];
}
cout << endl;
}
void print(MyArray<Person>& arr)
{
for (int i = 0; i < arr.size(); i++)
{
cout << "姓名：" << arr[i].m_Name << " 年龄：" << arr[i].m_Age;
}
cout << endl;
}
void test01()
{
MyArray<int>arr(5);
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
arr.push_back(i);
}
print(arr);
MyArray<int>arr1(arr);
print(arr1);
MyArray<int>arr2(100);
print(arr2);
arr2 = arr;
arr2.pop();
print(arr2);
}
void test02()
{
MyArray<Person>arr(10);
arr.push_back(Person("孙悟空", 20));
print(arr);
}
int main()
{
test01();
test02();
return 0;
}
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