c++(模版)

news2024/11/24 20:09:25

函数模板格式

函数模版原理

函数模板的实例化

模板参数的匹配原则

类模板

函数模板格式

template<typename T1, typename T2,......,typename Tn>
返回值类型函数名(参数列表){}

template<typename T>
void Swap( T& left, T& right)
{
T temp = left;
left = right;
right = temp;
}

函数模版原理

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

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

函数模板的实例化

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
模板参数实例化分为：隐式实例化和显式实例化

隐式实例化(模板实参省略)：让编译器根据实参推演模板参数的实际类型 Add(a1, (int)d1)

template<class 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);
	cout << Add(a1, (int)d1) << endl;
	return 0;
}

显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型 Add<int>(a1, d1)

template<class 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);
	cout << Add(a1, (int)d1) << endl;
	cout << Add<int>(a1, d1) << endl;
	return 0;
}

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


// 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
template<class 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
	Add<int>(1, 2); // 调用编译器特化的Add版本
}
int main()
{
	Test();
}

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
template<class 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
	}
int main()
{
	Test();
}

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

类模板

template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};

// 类模版
template<typename T>
class Stack
{
	public :
	Stack(size_t capacity = 4)
	{
		_array = new T[capacity];
		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	} 
	~Stack()
	{
		delete[] _array;
		_array = nullptr;
		_size = _capacity = 0;
	}
	void Push(const T& data)
	{
		if (_size == _capacity)
		{
			T* tmp = new T[_capacity * 2];
			memcpy(tmp, _array, sizeof(T) * _size);
			delete[]_array;

			_array = tmp;
			_capacity *= 2;
		}
		_array[_size++] = data;
	}
private:
	T* _array;
	size_t _capacity;
	size_t _size;
};

int main()
{
	//类模板都是显示实例化
	Stack<int> s1;
	s1.Push(1);
	s1.Push(2);
	s1.Push(3);
	s1.Push(4);
	Stack<double> s2;
	s2.Push(1.1);
	s2.Push(2.1);
	s2.Push(3.1);
	s2.Push(4.1);
}

// 类模版
template<typename T>
class Stack
{
	public :
	Stack(size_t capacity = 4)
	{
		_array = new T[capacity];
		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	} 
	~Stack()
	{
		delete[] _array;
		_array = nullptr;
		_size = _capacity = 0;
	}
	void Push(const T& data);
private:
	T* _array;
	size_t _capacity;
	size_t _size;
};

//声明和定义分离时，需要再写一次类模板
template<typename T>
void Stack<T>::Push(const T& data)
{
	if (_size == _capacity)
	{
		T* tmp = new T[_capacity * 2];
		memcpy(tmp, _array, sizeof(T) * _size);
		delete[]_array;

		_array = tmp;
		_capacity *= 2;
	}
	_array[_size++] = data;
}
int main()
{
	//类模板都是显示实例化
	Stack<int> s1;
	s1.Push(1);
	s1.Push(2);
	s1.Push(3);
	s1.Push(4);
	Stack<double> s2;
	s2.Push(1.1);
	s2.Push(2.1);
	s2.Push(3.1);
	s2.Push(4.1);
}

知识点

template <typename T, int size>
class Array {
public:
    T arr[size]; // 使用非类型模板参数
};

template <typename T>
void func(T arg) {
    // 函数体
}
//T是一个类型模板参数

可用来创建动态增长和减小的数据结构(模板可以具有非类型参数，用于指定大小，可以根据指定的大小创建动态结构)

模板类型无关，提高了代码复用性

模板运行时不检查数据类型，也不保证类型安全，相当于类型的宏替换

平台无关的，可移植性(只要支持模板语法，模板的代码就是可移植的)

模板实参省略意思为隐式实例化

类模板与模板类所指的不是同一概念(类模板是一个类家族，模板类是通过类模板实例化的具体类)

(MyClass 是一个类模板，而 MyClass<int>、MyClass<double> 和 MyClass<std::string> 是模板类的具体实例)

类模板中的成员函数全是模板函数(所有类模板的成员函数，放在类外定义时，需要在函数名前加类名，而类名实际为ClassName<T>，所以定义时还需加模板参数列表)
template<class T>
   size_t Stack<T>::size(){
        return _size;
   }