C++模板简介

最新推荐文章于 2024-03-09 16:45:47 发布

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分类专栏： STL和泛型编程文章标签： templates

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C++模板概观(Overview)

C++模板简介(1)

1.模板(Templates)是C++的一种特性,允许函数或类通过泛型(generic types)的形式表现或运行
2.模板可以使得函数或类在对应不同的型别(types)的时候正常工作,而无需为每一个型别都写一份代码
3.一个简单的例子:
如果要写一个取得两个数中较大值的函数Max,在不使用模板的情况下,我们不得不针对不同的型别(比如int ,long,char)提供每一种型别的重载:

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

C++模板简介(2)

1.一个简单的例子(续)
如果使用模板，则可以省去一堆冗余代码,从而将函数原型缩减到非常简洁的表达:

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

2.C++主要有两种类型的模板
类模板(Class template):使用泛型参数的类(classes with generic parameters)
函数模板(Function template):使用泛型参数的函数(functions with generic parameters)

C++模板简介(3)

1.模板实例化

模板的声明(declaration)其实并未给出一个函数或类的完全定义(definition),只是提供了一个函数或类的语法框架(syntactic skeleton)
实例化是指从模板构建出一个真正的函数或类的过程,比如
template <typename T> struct Object{...};
可以用来构建诸如Object<int>,Object<char>,Object<int*>,Object<MyClass*>等等不同型别的具体实例
实例化有两种类型
显式实例化–在代码中明确指定要针对那种型别进行实例化
隐式实例化–在首次使用时根据具体情况使用一种合适的型别进行实例化

C++函数模板(Function Template)

C++函数模板(1)

1.什么是函数模板?

函数模板是参数化的一族函数(a family of functions)
通过函数模板,可以定义一系列函数,这些函数都基于同一套代码,但是可以作用在不同型别的参数上

template <typename t>
inline T Max(const T& a,const T& b)
{
    return (a>b)?a:b;
}

2.定义函数模板

定义一个函数模板,返回两数中较大的那个,该函数有两个参数:(a,b)
参数型别未定,以模板参数T表示
模板参数由关键字typename引入

C++函数模板(2)

1.定义函数模板(续)

也可以使用class替代typename来定义型别参数

 template <class T> inline T Max(const T& a,const T& b)
 {
     ...
 }

从语法上讲使用class和使用typename没有区别
但从语义上,class可能会导致误区,即只有类才能作为型别参数;而事实所表达的意思不仅仅只针对类,任何型别都可以
请尽量使用typename!
class可以取代typename,但struct却不可以,以下写法语法上是错误的:

//this is wrong!!!
template <struct T> inline T Max(const T& a,const T& b){...}

C++函数模板(3)

1.模板函数的使用

调用Max,用int,float,以及std::wstring作为模板参数替换T
对于不同的型别,都从模板实例化出不同的函数实体
但是不可以使用不同型别的参数来调用Max,因为编译器在编译时已经知道Max函数需要传递的型别

C++函数模板(4)

1.模板实例化

用具体型别替代模板参数T的过程叫做实例化(instantiation);从而产生了一个模板实例
一旦使用函数模板,这种实例化过程便由编译器自动触发的,不需要额外去请求模板实例化
如果实例化一种型别,而该型别内部并不支持函数所使用的操作,那么就会导致一个编译错误,如下所示:
std::complex并没有重载">",也就是说该型别并不支持使用">"比较大小,而Max函数使用">"来判断c1,c2的大小,所无法通过Max(c1,c2)得到预期的结果.
std::complex<int> c1(1,2),c2(15,16);//编译错误