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#x1f497;系列专栏#xff1a; 【C语言详解】 【数据结构详解】【C详解】
目录 1、泛型编程 2、函数模板
2.1、函数模板的概念
2.2、函数模板的格式
2.3、函数模板的原理
2.4、函数模板的实例化
2.5、模板参数的匹配原则 … ✨个人主页 熬夜学编程的小林
系列专栏 【C语言详解】 【数据结构详解】【C详解】
目录 1、泛型编程 2、函数模板
2.1、函数模板的概念
2.2、函数模板的格式
2.3、函数模板的原理
2.4、函数模板的实例化
2.5、模板参数的匹配原则
3、类模板
3.1、类模板的定义格式
3.2、类模板的实例化
总结 1、泛型编程
什么是泛型编程呢 在计算机程序设计领域为了避免因数据类型的不同而被迫重复编写大量相同业务逻辑的代码人们发展的泛型及泛型编程技术。所以泛型实质上就是不使用具体数据类型例如 int、double、float 等而是使用一种通用类型来进行程序设计的方法该方法可以大规模的减少程序代码的编写量让程序员可以集中精力用于业务逻辑的实现。 如何实现一个通用的交换函数呢
如果按照我们C语言函数的实现需要创建多个函数名不同的函数但是我们学习了C可以通过重载函数进行实现创建多个函数函数名相同但是参数不同。
C重载函数实现如下 void Swap(int left, int right)
{
int temp left;
left right;
right temp;
}
void Swap(double left, double right)
{
double temp left;
left right;
right temp;
}
void Swap(char left, char right)
{
char temp left;
left right;
right temp;
}
...... 通过上面的代码我们可以发现使用函数重载虽然可以实现但是有一下几个不好的地方 1. 重载的函数仅仅是类型不同代码复用率比较低只要有新类型出现时就需要用户自己增加对应的函数。 2. 代码的可维护性比较低一个出错可能所有的重载均出错。 那我们能否告诉编译器一个模子让编译器根据不同的类型利用该模子来生成代码呢 如果在C中也能够存在这样一个模具通过给这个模具中填充不同材料(类型)来获得不同材料的铸件(即生成具体类型的代码那将会节省许多头发。巧的是前人早已将树栽好我们只需在此乘凉。
此处就可以用到我们C的模板也是泛型编程的基础。(模板包括函数模板和类模板) 2、函数模板 2.1、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。 2.2、函数模板的格式 templatetypename T1, typename T2,......,typename Tn 返回值类型 函数名(参数列表){} //template、typename均为关键字T为template的首字母大写此处可以根据自己喜好选择字母通常使用T数字 templatetypename T
void Swap(T left, T right)
{T temp left;left right;right temp;
} 注意typename是用来定义模板参数关键字也可以使用class(切记不能使用struct代替class) 2.3、函数模板的原理 那么如何解决上面的问题呢大家都知道瓦特改良蒸汽机人类开始了工业革命解放了生产力。机器生产淘汰掉了很多手工产品。本质是什么重复的工作交给了机器去完成。有人给出了论调懒人创造世界。
函数模板是一个蓝图它本身并不是函数是编译器用使用方式产生特定具体类型函数的模具。所以其实模板就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。 比如当用double类型使用函数模板时编译器通过对实参类型的推演将T确定为double类型然后产生一份专门处理double类型的代码对于字符类型也是如此。 2.4、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 templateclass T
T Add(const T left, const T right)
{return left right;
}
int main()
{int a1 10, a2 20;double d1 10.0, d2 20.0;Add(a1, a2);// 编译器将类型推导为int 类型Add(d1, d2);// 编译器将类型推导为double 类型/*以下两条语句不能通过编译因为在编译期间当编译器看到该实例化时需要推演其实参类型通过实参a1将T推演为int通过实参d1将T推演为double类型但模板参数列表中只有一个T编译器无法确定此处到底该将T确定为int 或者 double类型而报错注意在模板中编译器一般不会进行类型转换操作因为一旦转化出问题编译器就需要背黑锅*/Add(a1, d1);Add(a2,d1);// 此时有两种处理方式1. 用户自己来强制转化 2. 使用显式实例化Add(a1, (int)d1);// 强制类型转化Add((double)a2,d1);// 强制类型转化return 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 templateclass T
T Add(const T left, const T right)
{return left right;
}
int main(void)
{int a 10;double b 20.0;// 显式实例化 尖括号内部确定模板的类型Addint(a, b);return 0;
} 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。 2.5、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。即可以有一个加法函数还可以有一个加法的模板函数。 // 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
templateclass 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直接调用int类型加法函数Addint(1, 2); // 使用显示实例化函数调用编译器特化的Add版本
} 此处可以通过调试进行测试在第一个函数处打一个断点(F9)然后F11进入函数就能直接进入int类型的专门函数显示实例化也是同理。 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
templateclass T1, class T2
T1 Add(T1 left, T2 right)
{return left right;
}
void Test()
{Add(1, 2); // 与非函数模板类型完全匹配调用非模板函数Add(1, 2.0); // 模板函数可以生成更加匹配的版本编译器根据实参生成更加匹配的Add函数
} 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。 总结与非模板函数参数类型完全匹配先调用非模板函数其余都调用模板函数。 3、类模板 3.1、类模板的定义格式 templateclass T1, class T2, ..., class Tn//与函数模板基本相同尖括号的关键字不同
class 类模板名
{
// 类内成员定义
}; 以下为类模板的例子 // 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
templateclass 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
VectorT::~Vector()
{if (_pData)delete[] _pData;_size _capacity 0;
} 3.2、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Vectorint才是类型
Vectorint s1;
Vectordouble s2; 注意此章节只是大致认识模板后面会通过STL详细讲解模板的用法。
总结 本篇博客就结束啦谢谢大家的观看如果公主少年们有好的建议可以留言喔谢谢大家啦
