C++08函数模板

news2024/9/25 17:17:36

1.自动推导类型

在C语言和C++98中,auto 关键字用于修饰变量(自动存储的局部变量)。

在C++11中,赋予了auto 全新的含义,不再用于修饰的变量,而是作为一个类型指示符,指示编译器在编译时推导auto声明的变量的数据类型。

在Linux 平台下,编译需要加-std=c++11 参数。

#include <iostream>
using namespace std;


// 如果初始化变量的时候不定义类型,那么会使用auto关键字
// 根据变量赋值,自动推导出相关类型
int main() {
	auto a = 3; cout << "a=" << a << endl;
	auto b = 3.3; cout << "b=" << b << endl;
	auto c = "鲁班"; cout << "c =" << c << endl;
	system("Pause");
}

 注意事项:

  1. auto声明的变量必须在定义时初始化
  2. 初始化的右值可以是具体的数值,也可以是表达式和函数的返回值
  3. auto不能作为函数的形参类型
  4. auto不能直接声明数组
  5. auto不能定义类的非静态成员变量

 auto关键字的真正用途:

  1. 代替冗长复杂的变量声明
  2. 在模板中,用于声明依赖模板参数的变量。
  3. 函数模板依赖模板参数的返回值
  4. 用于lambda 表达式中

 auto关键字可以计算两个不同类型的值

#include <iostream>
using namespace std;

template<typename T1, typename T2>
void func(T1 x, T2 y) {

	auto tmp = x + y;
	cout << tmp << endl;
}

int main() {
	short a = 1;
	char b = 2;
	func(a, b);
	system("Pause");
	return 0;
}

2.函数模板

 先看一段代码:如果我们需要更换两个变量的值,根据变量值的不同,需要不断的重载Swap函数,函数中的tmp变量类型也会改变,其他地方都一样。

#include <iostream>
using namespace std;

// 交换两int值
void Swap(int &a ,int &b) {
	int tmp = a;
	b = a;
	a = tmp;
}

// 交换两double值
void Swap(double& a, double& b) {
	double tmp = a;
	b = a;
	a = tmp;
}

// 交换两字符串值
void Swap(string& a, string& b) {
	string tmp = a;
	b = a;
	a = tmp;
}


int mian() {

}

为了避免这种麻烦,利用模型来生成相应的函数代码,即函数模板:

  1. 函数模板是通用的函数描述,使用任意类型(泛型)来描述函数
  2. 编译的时候,编译器推导实参的数据类型,根据实参的数据类型和函数模板,生成该类型的函数定义
  3. 生成函数定义的过程被称为实例化。

创建交换两个变量的函数模板:

#include <iostream>
using namespace std;

// 创建一个函数模板,交换两个变量的值
// 定义模板,这里anytype可以随便取名,但是需要注意和下面一致
// 函数模板用typename  类模板用 class
template <typename T>
void Swap(T& a, T& b) {
	T tmp = a;
	a = b;
	b = tmp;
}


int main() {
	int a = 1, b = 2;
	cout << a << b << endl;
	Swap(a, b);
	cout << a << b << endl;
	system("Pause");
	return 0;  

}

注意事项:

  1. 可以为类的成员函数创建模板,但不能是虚函数和析构函数
  2. 使用函数模板时,必须明确数据类型,确保实参与函数模板能匹配上
  3. 使用函数模板时,推导的数据类型必须适应函数模板中的代码
  4. 使用函数模板时,如果是自动类型推导,不会发生隐式类型转换,如果显式指定了函数模板的数据类型,可以发生隐式类型转换
  5. 函数模板支持多个通用数据类型的参数
#include <iostream>
using namespace std;

class Fruit {
public:
	// 构造函数
	template <typename T>
	Fruit(T a) {
		cout << "a=" << a << endl;
	}

	// 用到模板的地方在上面都要加这一句
	template <typename T1,typename T2>
	void show(T1 b,T2 c) {
		cout << "b=" << b << endl;
		cout << "c=" << c << endl;
	}
};

int main() {
	Fruit apple("烟台红苹果");
	apple.show("真的甜","好吃");
	system("Pause");
	return 0;  

}

 函数模板的具体化

语法:

template<>void 函数模板名<数据类型>(参数列表)

template<>void 函数模板名(参数列表)

{

     // 函数体

}

#include <iostream>
using namespace std;

class Fruit {
public:
	// 构造函数
	Fruit(const string& f_name,int f_gram) {
		m_gram = f_gram;
		m_name = f_name;
	}


	void show_gram() {
		cout << this->m_name << this->m_gram << endl;
	}

	string m_name;
	int m_gram;
};

// 函数模板
template<typename T>
void Swap(T& a, T& b) {
	T tmp = a;
	a = b;
	b = tmp;
	cout << "调用了Swap(T& a, T&b)" << endl;
}

//具体化函数
template<>void Swap(Fruit& f1, Fruit& f2) {
	int tmp = f1.m_gram;
	f1.m_gram = f2.m_gram;
	f2.m_gram = tmp;
	cout << "调用了Swap(Fruit& f1, Fruit& f2)" << endl;
}

int main() {
	Fruit apple("苹果", 12), orange("橘子", 55);
	apple.show_gram();
	orange.show_gram();
	Swap(apple, orange);
	apple.show_gram();
	orange.show_gram();
	system("Pause");
	return 0;  

}

  1. 具体化优先于常规模板,普通函数优先于具体化
  2. 如果希望使用函数模板,可以用空模板参数强制使用函数模板
  3. 如何函数模板能产生更好的匹配,将优先于非函数模板

声明和定义分开

函数模板的定义和声明都是在头文件中,普通函数和函数模板的具体化版本是分开的。

main.cpp

#include <iostream>
#include"public.h"
using namespace std;

int main() {
	Swap(1, 1);  // 使用普通函数
	Swap('c', 'd');  // 使用函数模板
	Swap<>(1, 1);  // 使用函数模板具体化版本
	system("Pause");
	return 0;
}

 头文件public.h:

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;

void Swap(int a, int b);  // 普通函数

template<typename T>   // 函数模板
void Swap(T a, T b) {
	cout << "使用了函数模板" << endl;
}

template<>
void Swap(int a, int b); // 函数模板具体化版本

源文件public.cpp

#include "public.h"

void Swap(int a, int b) {
	cout << "使用了普通函数" << endl;
}

template<>
void Swap(int a, int b) {
	cout << "使用了具体化的函数模板" << endl;
}

3.类模板

template <class T>

class 类模板名

{

        类的定义

}

#include <iostream>
using namespace std;

template<class T1,class T2>
class AA {
public:
	T1 m_a;
	T2 m_b;
	AA(T1 a, T2 b) :m_a(a), m_b(b){}

	//构造函数
	AA() {}

	// 可以用于成员函数的返回值
	// 即a是什么类型,这里geta返回的也是什么类型
	T1 geta() {
		T1 num = 2; // 这里也可以定义一个和a相同类型的与a相加
		return m_a + num;
	}
	T2 getb() {
		T1 num = 2;
		return m_b;
	}

};



int main() {
	AA<int, double>a;  // 用模板类AA创建对象
	a.m_a = 2;
	a.m_b = 3;
	cout << "a.geta()=" << a.geta() << endl;
	cout << "a.getb()=" << a.getb() << endl;
	system("Pause");
	return 0;
}

可以用new创建模板类对象:main函数这么写

int main() {
	AA<int, double>*a=new AA<int, double>(1,2);  // 用模板类AA创建对象

	cout << "a.geta()=" << a->geta() << endl;
	cout << "a.getb()=" << a->geta() << endl;

	delete a;
	system("Pause");
	return 0;
}

类模板的具体化

#include <iostream>
using namespace std;

//类模板
template<class T1,class T2>
class AA {
	T1 mx;
	T2 my;

	AA(const T1 x, const T2 y) :mx(x), my(y) { cout << "类模板,构造函数" << endl; }
	void show()const;//类内声明,类外实现
};

// 成员函数类外实现
template<class T1,class T2>
void AA<T1, T2>::show()const {
	cout << "类模板:x=" << mx << ",y=" << my << endl;
};

//类模板完全具体化
template<>class AA<int, string> {
public:
	int mx;
	string my;

	AA(const int x, const string y) :mx(x), my(y) { cout << "完全具体化:构造函数" << endl; };
	void show()const;
};

void AA<int, string>::show()const {
	cout << "完全具体化x=" << mx << ",y=" << my << endl;
};

//类模板部分显示具体化
template<class T1>
class AA<T1, string> {  // T1通用,string具体
public:
	T1 mx;
	string my;

	AA(T1 x, const string y) :mx(x), my(y) { cout << "部分具体化:构造函数 " << endl; };
	void show()const {
		cout << "部分具体化x=" << mx << ",y=" << my << endl;
	};
};

int main() {
	//具体化程度高的类优先于具体化程度低的类,具体化的类优先于没有具体化的类
	AA<int, string>aa(22, "光头强");
	aa.show();
	system("Pause");
	return 0;
}

类模板的继承

  1.  模板类继承普通类(常见)

  2. 普通类继承模板类的实例版本

  3. 普通类继承模板类(常见)

  4. 模板类继承模板类

  5. 模板类继承模板参数给出的基类(不能是模板类)

下面演示第一种:模板类继承普通类

#include <iostream>
using namespace std;

class AA {  // 普通类AA
public:
	int m_a;
	AA(int a) :m_a(a) { cout << "调用AA构造函数" << endl; }
	void func1() { cout << "调用func1函数:m_a=" << m_a << endl; }

};

template<class T1,class T2>
class BB:public AA  // 模板类BB
{
public:
	T1 m_x;
	T2 m_y;
	BB(const T1 x, const T2 y,int a):AA(a),m_x(x), m_y(y) { cout << "调用BB构造函数" << endl; }
	void func2() { cout << "调用func2函数,x+y=" << m_x <<",m_y=" << m_y << endl; }


};

int main() {

	BB<int, string>bb(22, "光头强", 6666);
	bb.func1();
	cout << "--------------------" << endl;
	bb.func2();
	system("Pause");
	return 0;
}

第三种情况:普通类继承模板类

#include <iostream>
using namespace std;



template<class T1,class T2>
class BB  // 模板类BB
{
public:
	T1 m_x;
	T2 m_y;
	BB(const T1 x, const T2 y):m_x(x), m_y(y) { cout << "调用BB构造函数" << endl; }
	void func2() { cout << "调用func2函数,x+y=" << m_x <<",m_y=" << m_y << endl; }


};

template<class T1, class T2>
class AA:public BB<T1,T2> {  // 普通类AA
public:
	int m_a;
	AA(int a,const T1 x,const T2 y) :BB<T1,T2>(x,y),m_a(a) { cout << "调用AA构造函数" << endl; }
	void func1() { cout << "调用func1函数:m_a=" << m_a << endl; }

};

int main() {

	AA<int, string>aa(1,22, "光头强");
	aa.func1();
	cout << "--------------------" << endl;
	aa.func2();
	system("Pause");
	return 0;
}

类模板的成员模板

#include <iostream>
using namespace std;

template<class T1,class T2>
class AA {
public:
	T1 m_x;
	T2 m_y;

	AA(const T1 x,const T2 y):m_x(x),m_y(y){}
	void show() { cout << "m_x=" << m_x << " m_y=" << m_y << endl; }

	template<class T> // 类模板
	class BB
	{
	public:
		T m_a;
		T1 m_b;
		BB(){}
		void show() { cout << "m_a=" << m_a << " m_b=" << m_b << endl; }
	};

	BB<string>bb;  // bb就是类模板AA的一个成员

	//函数模板
	template<typename TF>
	void showf(TF tt) { cout << "tt=" << tt << endl; }

};

int main() {
	AA<int, string>a(22, "光头强");
	a.show();
	a.bb.m_a = "熊大";
	a.bb.show();
	a.showf("看我大卫天龙");


	system("pause");
	return 0;
}

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