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1. 泛型编程
2. 函数模板
2.1 函数模板概念
2.2 函数模板格式
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 【本节目标】 1. 泛型编程 2. 函数模板 3. 类模板 1. 泛型编程
如何实现一…目录
1. 泛型编程
2. 函数模板
2.1 函数模板概念
2.2 函数模板格式
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 【本节目标】 1. 泛型编程 2. 函数模板 3. 类模板 1. 泛型编程
如何实现一个通用的交换函数呢
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;
}...... 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。
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。 2. 函数模板
2.1 函数模板概念 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 函数模板格式 templatetypename T1, typename T2,. ,typename Tn 返回值类型 函数名(参数列表){}
templatetypename T
void Swap(T left,Tright)
{T tmp left;left right;right tmp;
}int main()
{int a 1;int b 2;Swap(a,b);double d1 1.1;double d2 2.2;Swap(d1,d2);return 0;
}
以后也不用写Swap了因为C了模板有
#includeiostream
using namespace std;int main()
{int a 1;int b 2;std :: swap(a,b);double d1 1.1;double d2 2.2;swap(d1,d2);return 0;
}
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);Add(d1, d2);// Add(a1, d1);
/*
该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
*/// 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(a, (int)d);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()
{int a1 10, a2 20; double d1 10.1, d2 20.2; cout Add(a1,a2) endl; //隐式实例化cout Addint(a1,d1) endl; //显示实例化cout Adddouble(a1,d1) endl; //显示实例化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。 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。 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。 4. Addint(a1,a2) 中的int 为强制调用模板。 //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 T
T Add(const T left, const T right)
{return left right;
}
int main()
{int a1 10, a2 20; double d1 10.1, d2 20.2; //1、有专门处理的函数就用专门处理的函数cout Add(a1,a2) endl; //2、有专门处理的函数但是不够匹配有模板就选择自己实例化模板。cout Add(a1,d1) endl; //强制调用模板cout Addint(a1,a2) endl;return 0;
} 3. 类模板
3.1 类模板的定义格式
templateclass T1, class T2, ..., class Tn
class 类模板名{// 类内成员定义};
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。
templateclass T
class Stack
{
public:void push(const T x){//...}
private:T* a;int _top;int _capacity;
};int main()
{//Stack 是类名Stackint 是类型//同一个类模板实例化的两个类型Stackint s1;Stackdouble s2;return 0;
} 本章完。
