C++模板
泛型编程
作为C++支持泛型的重要武器,模板被引入作为泛型编程的基础:
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
模板
函数模板
定义格式
template<typename T1, typename T2,......,typename Tn>
返回值类型 函数名(参数列表){}
template<typename T>
void Swap( T& left, T& right) { T temp = left;
left = right;
right = temp; }
实现原理
编译器用使用方式产生特定具体类型函数的模具。所以其实模板 是将本来应该我们做的重复的事情交给了编译器
在编译器编译阶段,对于模板函数的使用,编译器需要根据传入的实参类型来推演生成对应类型的函数以供
调用。
函数模板实例化:
- 隐式实例化:让编译器根据实参推演模板参数的实际类型,参数的类型要一致,要不需要显示实例化,或者参数列表添加参数
- 显式实例化:在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型,如果类型不匹配,编译器会尝试进行隐式类型转换,如果无法转换成功编译器将会报错。
Add<int> v;
模板参数匹配规则
- 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
- 对于非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
- 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
模板类的定义
template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};
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
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<int> v;
补充:
非类型模板参数:
类型形参即: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。
template<class T, size_t N N = 10>
注意:
- 浮点数、类对象以及字符串是不允许作为非类型模板参数的。
- 非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果。
类模板的特化
全特化
全特化即是将模板参数类表中所有参数都确定话
template<class T1, class T2>
class Data
template<>
class Data<int, char>
偏特化
偏特化:任何针对模版参数进一步进行条件限制设计的特化版本。比如对于以下模板类:
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。
// 将第二个参数特化为int
template <class T1>
class Data<T1, int>
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。
template <typename T1, typename T2>
class Data <T1*, T2*>
类模板特化应用之类型萃取
应用:解决拷贝问题:
模板的分离编译
不支持直接分离编译,可以显示实例化(不推荐);链接时出错
模板的优缺点
【优点】
模板复用了代码,节省资源,更快的迭代开发,C++的标准模板库(STL)因此而产生
增强了代码的灵活性
【缺陷】
模板会导致代码膨胀问题,也会导致编译时间变长
出现模板编译错误时,错误信息非常凌乱,不易定位错误