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在C语言中#xff0c;我们知道函数的形参需要指定类型#xff0c;但是在C中#xff0c;我们可以模版实现各种类型参数的通用函数。
1. 泛型编程
我们通过函数重载实现多种类型的同一作用的函数。如交换函数#xff1a;
void Swap(int left, int right)
…前言
在C语言中我们知道函数的形参需要指定类型但是在C中我们可以模版实现各种类型参数的通用函数。
1. 泛型编程
我们通过函数重载实现多种类型的同一作用的函数。如交换函数
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;
}但是这里有不好的地方
1. 重载函数的代码复用率较低当有新类型出现的时候需要用户自己新增对应函数
2. 代码的可维护性较低一个出错可能导致所有的重载进出错
因此C研究出了模版来实现函数的多类型形参使用。
2. 函数模版
2.1 什么是函数模版
函数模版代表了一整个函数体系该函数模版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 函数模版格式
templatetypename T1,typename T2,......,typename Tn
在交换函数中的使用
templatetypename T
void swap(T x,T y)
{T temp x;x y;y temp;
}
注意typename可以用来定义模版参数关键字也可以用class但是不能用struct。
2.3 函数模版的原理
函数模版是一个蓝图它本身并不是函数是编译器使用方式产生的具体类型函数的模具。所以其实模版就是将我们该做的重复的事情交给了编译器。 在编译阶段对于模版的使用编译器根据传入的实参类型推演生成对应类型的函数以供调用。比如当用double类型使用函数模版时编译器通过推演将T确定为double类型然后产生一份专门处理double类型的代码。
2.4 函数模版实例化
当不同类型的参数使用函数模版时称为函数模版的实例化。
模版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版参数的实际类型
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);
return 0;
}
这段代码是不能通过编译的因为在第一个ADD的时候模版将T推演为int类型而第二个add则将T推演为double类型然而模版参数列表只有一个T所以会报错。
这时就需要处理有两种方法
1. 用户自己强制转换
Add(a1,(int )d1);
2. 使用显式实例化:在函数名后的中指定模版参数的实际类型
int main(void)
{
int a 10;
double b 20.0;
// 显式实例化
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不能转换成功则编译器会报错。
2.5 模版参数的匹配原则
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
// 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
Addint(1, 2); // 调用编译器特化的Add版本
}
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 那么将选择模版。
// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{
return left right;
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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
3. 类模板
3.1 类模板的定义格式
}
// 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不需要函数模板实例化
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. 类模版
3.1 定义格式
templateclass T1, class T2, ..., class Tn
class 类模板名
{
// 类内成员定义
}; #includeiostream
using namespace std;
// 类模版
templatetypename T
class Stack
{
public:
Stack(size_t capacity 4)
{
_array new T[capacity];
_capacity capacity;
_size 0;
}
void Push(const T data);
private:
T* _array;
size_t _capacity;
size_t _size;
};
// 模版不建议声明和定义分离到两个文件.h 和.cpp会出现链接错误具体原因后面会讲
templateclass T
void StackT::Push(const T data)
{
// 扩容
_array[_size] data;
_size;
}
int main()
{
Stackint st1; // int
Stackdouble st2; // double
return 0;
}注意每个函数模版定义后的作用域只在后面的一个短区域因此需要定义多次函数模板。
3.2 类模版的实例化
类模版的实例化与函数模版不同类模版的实例化需要在名字后面跟将类型放在中间类模板的名字不是真正的类实例化的结果才是真正的类。
// Stack是类名Stackint才是类型
Stackint st1; // int
Stackdouble st2; // double
