C++模板编程和标准模板库（STL）

news2024/9/22 13:42:07

1、C++模板编程

1）函数模板

#include <iostream>
using namespace std;

// 声明一个泛型类型T，参数化数据类型
template <typename T>
// 定义一个函数模板
T man(T a, T b) {
	return (a>b?a:b);
}

int main()
{
	// 使用的时候没有指定参数类型，编译器会自动推导
   cout << "Hello World " << max(6, 2);
   return 0;
}

2）模板定义

template <typedef T>
// 使用class效果相同，
// 为了不和类的定义发生歧义，尽量使用typedef
template <class T>
// 也可以定义多个类型，但是定义了一定要用，否则报错
template <typedef T1, typedef T2>

3）函数模板调用

显示调用

max<int,int>(1, 2);

隐式调用（自动推导）

max(1, 2);

总结：模板的定义，相当于定义了一个占位符，这个占位符在编译时确定（理解为直接替换，类似宏定义），占位符的类型由参数来确定。
对于一个函数模板的调用（因为是调用的时候能确定参数类型），编译器会在编译时生成对应函数（模板函数）。

4）类模板

#include <iostream>
using namespace std;

// 声明一个泛型类型T，参数化数据类型
template <typename T1, typename T2>
// 定义一个类模板
class TempClass {
public:
	T1 key;
	T2 val;
public:
	TempClass(T1 k, T2 v){key=k;val=v;};
};

int main()
{
	// 定义一个模板类对象，指定泛型类型
	TempClass<int, int> test(5, 2);
	cout << test.key << " " <<test.val << endl;
	// 定义一个模板类对象，指定泛型类型
	TempClass<string, int> test2("123", 2);
	cout << test2.key << " " <<test2.val << endl;
   return 0;
}
}

总结：定义了模板之后，在随后定义的类内部如果使用了这个模板类型，那么这就是个类模板，编译器在检测到使用这个类模板实例化对象之后，会根据指定的参数类型得到模板类，该实例就是这个模板类的实例。
由类模板实例化得到的类叫模板类。

5）类内的函数模板

类内的函数模板只有在被调用的时候才会实例化，这点和函数模板特性一致。

#include <iostream>
using namespace std;

// 声明一个泛型类型T，参数化数据类型
template <typename T1, typename T2>
// 定义一个类模板
class TempClass {
public:
	T1 key;
	T2 val;
public:
	TempClass(T1 k, T2 v){key=k;val=v;};
	// 定义一个类内函数模板
	void PT(T2 a){cout << "PT " << a;};
};

int main()
{
	// 定义一个模板类对象，指定泛型类型
	TempClass<int, int> test(5, 2);
	test.PT(666);
   return 0;
}

注意：模板类型在对象定义的时候就确定了，调用类内模板函数的时候类型要一致。

C++函数模板的详细讲解
C++类模板（模板类）详解
在线测试代码

2、C++标准模板库

1、STL 是 C++ 标准库的一部分
2、STL 就是借助模板把常用的数据结构及其算法都实现了一遍，并且做到了数据结构和算法的分离。

1）容器

图片来源@软件技术爱好者，感谢
在这里插入图片描述

C++之STL（标准模板库）介绍

3、RAII机制

RAII是Resource Acquisition Is Initialization（wiki上面翻译成 “资源获取就是初始化”）的简称，是C++语言的一种管理资源、避免泄漏的惯用法。

解决一般的问题，有些操作，比如，分配释放内存，加锁解锁等，需要成对出现，否则就会出现问题，内存泄漏，死锁等。
那么要保证操作的成对，需要在规则上实现，而不是靠用户去操作。

使用资源的一般过程，，
1、获取到资源
2、使用资源
3、释放资源

利用局部变量的自动申请和销毁的特性，结合累的构造和析构方法，实现成对操作的简便化处理。

具体操作如下：

#include <iostream>
using namespace std;

class Body {
	
public:
	Body(){cout << "申请资源（分配/加锁）" << endl;}
	~Body(){cout << "释放资源（释放/解锁）" << endl;}
	
	void useBody() {
		cout << "使用资源" << endl;
	}
};

int main()
{
	// 复杂易错的资源管理过程就能做成像使用局部变量那样简单
	Body body;
	body.useBody();
   return 0;
}