C++模板

模板

C++另一种编程思想称为泛型编程，主要利用的技术就是模板
C++提供两种模板机制函数模板和类模板

函数模板语法： 

函数模板作用：
建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表

利用函数模板 有两种交换方式

1.自动类型推导          2.显示指定类型

 函数模板注意事项

 注意事项：
自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T，才可以使用
模板函数必须要确定T的数据类型才可以使用

函数模板案例-数组排序

函数模板案例：利用函数模板封装一个排序的函数，可以对不同数据类型数组进行排序
排序规则从小到大，排序算法为选择排序
分别利用char数组和int数组进行测试

普通函数与函数模板区别

普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）
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
如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换

 总结：建议使用显示指定类型的方式，使用函数模板，因为可以自己确定通用类型T

普通函数与函数模板的调用规则

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

 总结：既然提供了函数模板，最好不要提供普通函数，否则容易出现二义性。

模板局限性

模板并不是万能的，有些特定数据类型，需要具体化方式做特殊实现

总结：利用具体化模板，可以解决自定义类型的通用化，学习模板并不是为了写模板，而是在STL能够运用系统提供的模板。

类模板语法

类模板作用：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。
template <class T>
类

总结：类模板和函数模板语法相似，在声明模板template后面加类，此类为类模板。

 类模板与函数模板区别

类模板与函数模板区别主要有两点：
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

 

总结：类模板使用只能用显示指定类型方式 类模板中的模板参数列表可以有默认参数

类模板中成员函数创建时机

类模板中成员函数和普通类中成员函数创建时机是有区别的：
普通类中的成员函数一开始就可以创建
类模板中的成员函数在调用时才创建

总结：类模板中的成员函数并不是一开始就创建，在调用时才会去创建

类模板对象做函数参数

类模板实例化出的对象，向函数传参的方式
一共有三种传入方式：
1.指定传入的类型--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

总结：通过类模板创建的对象，可以有三种方式向函数进行传参，使用比较广泛是第一种：指定传入类型。

类模板与继承

当类模板碰到继承时，需要注意以下几点：
 当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，要指定出父类中T的类型。
如果不指定，编译器无法分配内存给子类
 如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需要变为类模板

总结：如果父类是类模板，子类需要指定出父类中T的数据类型 

类模板成员函数类外实现

学习目标：能够掌握类模板中的成员函数类外实现

类模板分文件编写 

学习目标：掌握类模板成员函数分文件编写产生的问题以及解决方式
问题：类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到
解决：
解决方式1：直接包含.cpp源文件
解决方式2：将声明和实现写到同一个文件中，并更改辍名为.hpp，hpp是约定的名称，并不是强制。

对上个案例进行编写

解决方式1代码：

 

 

解决方式2代码：

 

 

 总结：主流方法是第二种，将.h和.cpp中的内容写到一起，将后缀名改为.hpp文件。

类模板与友元

学习目标：掌握类模板配合友元函数的类内和类外实现
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

总结：建议全局函数做类内实现，用法简单，而且编译器可以直接识别。 

类模板案例：实现一个通用的数组类

案例描述：实现一个通用的数组类，要求如下：
可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储
将数组中的数据存储到堆区
构造函数中可以传入数组的容量
提供对应的拷贝构造函数以及operator=防止浅拷贝问题
提供尾插法和尾删除法对数组中的数据进行增加和删除
 可以通过下标的方式访问数组中的元素
可以获取数组中当前元素个数和数组的容量

类模板案例分析：

 

MyArray.hpp

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
class MyArray
{
public:
	//有参构造函数
	MyArray(int Capacity) {
		//cout<<"有参构造函数被创建！" << endl;
		m_Capacity = Capacity;
		m_size = 0;
		pAddress = new T[this->m_Capacity];
	}
	//拷贝构造
	MyArray(const MyArray &arr) {//const只拷贝，不修改
		//cout<<"拷贝构造函数被创建" << endl;
		this->m_size = arr.m_size;
		this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
		this->pAddress=new T[arr.m_Capacity];
		//将arr中的数据都拷贝过来
		for (int i = 0;i<this->m_size;i++) {
			this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
		}
	}
	//operator= 防止浅拷贝问题 a=b=c
	MyArray& operator=(const MyArray& arr) {
		//cout << "operator=重载函数被创建" << endl;
		if (this->pAddress != NULL) {
			delete[]this->pAddress;
			this->pAddress = NULL;
			this->m_size = 0;
			this->m_Capacity = 0;
		}
		//深拷贝操作
		this->m_size = arr.m_size;
		this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
		this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];
		for (int i = 0; i < this->m_size; i++) {
			this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
		}
		return *this;
	}
	//析构函数
	~MyArray() {
		//cout << "析构函数被创建！" << endl;
		if (pAddress != NULL) {
			delete[]this->pAddress;
			this->m_Capacity = NULL;
		}
	}
	//尾插法：
		void push_back(const T &val) {
			if (this->m_size==this->m_Capacity) {//判断容量是否等于大小
				return;
			}
			this->pAddress[this->m_size] = val;//在数组尾部插入数据
			this->m_size++;//更新数组大小
		}
	//尾删法：
		void pop_dele() {
			//让用户访问不到最后一个元素，即为尾删，逻辑删除。
			if (this->m_size == 0) {
				return;
			}
			this->m_size--;
		}
	//返回下标中的元素
		T& operator[](int index) {
			return this->pAddress[index];
		}
	//返回数组大小
		int getSize() {
			return this->m_size;
		}
	//返回数组容量
		int getCapacity() {
			return this->m_Capacity;
		}

private:
	T* pAddress;//指针指向堆区开辟的真实数组
	int m_Capacity;//容量
	int m_size;

};

 类模板案例.cpp

#include <iostream>
using namespace std;
#include "MyArray.hpp"
/*案例描述：实现一个通用的数组类，要求如下：
* 可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储
* 将数组中的数据存储到堆区
* 构造函数中可以传入数组的容量
* 提供对应的拷贝构造函数以及operator=防止浅拷贝问题
* 提供尾插法和尾删除法对数组中的数据进行增加和删除
* 可以通过下标的方式访问数组中的元素
* 可以获取数组中当前元素个数和数组的容量
*/

void printarr1(MyArray<int> &arr) {
	for (int i = 0;i<arr.getSize();i++) {
		cout<<arr[i]<<" ";
	}
	cout<<endl;
}
//内置数据类型定义
void test01() {
	MyArray<int> arr1(5);
	//利用尾插法进行数据定义：
	for (int i = 0;i<5;i++) {
		arr1.push_back(i);
	}
	cout<<"arr1数组中的数据元素有：" << endl;
	printarr1(arr1);
	cout << "arr1数组中的容量为：" <<arr1.getCapacity() << endl;
	cout << "arr1数组中的大小为：" << arr1.getSize() << endl;
	MyArray<int> arr2(arr1);
	cout << "arr2数组中的数据元素有：" << endl;
	printarr1(arr2);
	cout << "对arr2数组中的数据元素进行尾删" << endl;
	arr2.pop_dele();
	cout << "arr2数组中的数据元素有：" << endl;
	printarr1(arr2);
	cout << "arr2数组中的容量：" << arr2.getCapacity()<<endl;
	cout << "arr2数组中的大小：" << arr2.getSize()<<endl;
	/*MyArray<int> arr2(arr1);
	MyArray<int> arr3(100);
	arr3 = arr1;*/
}
//利用自定义数据类型
class person {
public:
	person() {};
	person(string name,int age) {
		m_name = name;
		m_age = age;
	}
	string m_name;
	int m_age;
};
void printarr2(MyArray<person>& arr) {
	for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++) {
		cout << "name:" << arr[i].m_name << " age: " << arr[i].m_age << endl;
	}
	cout << endl;
}
void test02() {
	MyArray<person> arr(10);
	person p1("兰陵王", 18);
	person p2("孙悟空", 19);
	person p3("司马懿", 20);
	person p4("王昭君", 21);
	person p5("鲁班", 16);
	cout<<"王者五个英雄信息：" << endl;
	arr.push_back(p5);
	arr.push_back(p4);
	arr.push_back(p3);
	arr.push_back(p2);
	arr.push_back(p1);
	printarr2(arr);
	cout<<"数组容量为："<<arr.getCapacity() << endl;
	cout << "数组长度为：" << arr.getSize() << endl;
	cout<<"进行尾删后为：" << endl;
	arr.pop_dele();
	printarr2(arr);
	cout << "数组容量为：" << arr.getCapacity() << endl;
	cout << "数组长度为：" << arr.getSize() << endl;
	

}

int main() {
	//test01();
	test02();
	return 0;
}

到这，类模板完结