植物大战 模板——C++

Posted 2022-09-30 乔 巴

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这里是目录

• 一、泛型编程
• 二、函数模板
• • 1.函数模板的实例化
• 三、类模板
• • 1.类模板的定义格式
• 四、非类型模板参数
• 五、模板的特化
• • 1.函数模板的特化
  • 2.类模板的特化
  • • 全特化
    • 偏特化
• 六、模板分离编译(重点)
• • 1.什么是分离编译 ？
  • 2.模板的声明和定义
  • 3.模板的分离编译原理
• 为什么分离就链接不上？

一、泛型编程

概念：
编写与类型无关的通用代码，达成代码复用，模板是泛型编程的基础。

模板就是把工作交给编译器去做。让编译器去生成多个函数，省的我们再去写函数模板。比如Add加法函数。

平时经常用的是函数模板和类模板

二、函数模板

函数模板格式：

template<typename T1,typename T2,typename T3.....>

这里需要有个感性的认知：

1.一个模板参数只能定义一个函数。模板参数可以有缺省参数。

2.模板参数是类型。函数参数是对象。
模板参数传递的是类型，函数参数传递的是对象值。

3.普通函数是有地址的，而模板函数没有地址。
但是模板会推算，会通过实参传递给形参，推算他的实际类型。

template<typename T>
void Swap(T& left, T& right)

	T temp = left;
	left = right;
	right = temp;

1.函数模板的实例化

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
但是有时候也有例外。需要显式实例化。
代码如下

template<class T>
T* func(int n)

	return new T[n];

int main()

	int* p = func<int>(10);
	return 0;

typename是用来定义模板参数的关键字。也可以用class.但是不能用struct。

三、类模板

1.类模板和函数模板不同。函数模板一般可以显式传参推出实际类型。

2.而类模板不能传参推断类型，所以类模板需要在类名的 后面加尖括号<>里面加类型，这叫做类模板的显式实例化

例如：

vector<int> v1;//int类型
vector<double> v2;//元素是double类型

1.类模板的定义格式

注意：
cao不是具体的一个类，而是编译器根据被实例化的类型生成具体类的模具。

template<class T1, class T2>
class 类模板名

	//类内成员定义
;
//类模板
template<class T>
class cao


;
//类模板的实例化
cao<int> c;
//cao类名，cao<int>才是类型

四、非类型模板参数

概念：非类型形参。就是用一个常量作为类(函数)模板的一个参数，在类(函数)模板中可将该参数当成常量来使用

1.非类型的模板参数无法修改
2.浮点数，类对象以及字符串无法做非类型模板参数
（非类型模板参数一般是整形）
3.非类型的模板参数必须在编译期间就能确认结果。

N就是非类型形参。

template<class T, size_t N = 10>

五、模板的特化

使用模板可以实现与类型无关的代码。但有时候还需要做一些特殊处理。

1.函数模板的特化

特化步骤
1.必须要先有一个基础的函数模板
2.关键字template后面接一对空的尖括号<>
3.函数名后跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型。
4.函数形参表：必须要和模板函数的基础参数类型完全相同，如果不同编译器可能会报一些奇怪错误

struct Date

	int _year = 1;
	int _month = 1;
	int _day = 1;
;
//基础的函数模板
template<class T>
bool IsEqual(T left, T right)

	return left == right;

//关键字template后面接一对空的尖括号<>
template<>
//函数名后跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型
//函数形参表：必须要和模板函数的基础参数类型完全相同
bool IsEqual<Date*>(Date* left, Date* right)

	return left->_year == right->_year
		&& left->_month == right->_month
		&& left->_day == right->_day;


int main()

	cout << IsEqual(1, 2) << endl;

	Date* p1 = new Date;
	Date* p2 = new Date;
	cout << IsEqual(p1, p2) << endl;
	return 0;

2.类模板的特化

全特化

全特化就指的是模板参数列表中所有的参数都确定化。

//全特化
template<class T1, class T2>
class Data

public:
	Data()
	
		cout << "Data<T1, T2>" << endl;
	
private:
	T1 _d1;
	T2 _d2;
;

//跟一对尖括号<>
template<>
class Data<int, char>

public:
	Data()
	
		cout << "Data<int,char>" << endl;
	
private:
	int _d1;
	char _d2;
;


int main()

	Data<int, int> d1;
	//模板的全特化
	Data<int, char> d2;

偏特化

偏特化是针对模板参数进一步进行条件限制设计的特化版本。

//类的基础模板
template<class T1, class T2>
class Data

public:
	Data()
	
		cout << "Data<T1, T2>" << endl;
	
private:
	T1 _d1;
	T2 _d2;
;

//1.部分特化
//将模板参数列表中的一部分参数特化。

template <class T1>
class Data<T1, int>

public:
	Data()
	
		cout << "Data<T1, int>" << endl;
	
private:
	T1 _d1;
	int _d2;
;

//两个参数偏特化为引用类型
template <typename T1, typename T2>
class Data <T1*, T2*>

public:
	Data()  cout << "Data<T1*, T2*>" << endl; 
private:
	T1 _d1;
	T2 _d2;
;

//两个参数偏特化为引用类型
template <typename T1, typename T2>
class Data <T1&, T2&>

public:
	Data(const T1& d1, const T2& d2)
		:_d1(d1)
		, _d2(d2)
	
		cout << "Data<T1&, T2&>" << endl;
	
private:
	const T1& _d1;
	const T2& _d2;
;

int main()

	Data<double, int> d1;
	Data<int, double> d2;
	Data<int*, int*> d3;
	Data<int&, int&> d4(1,2);

六、模板分离编译(重点)

1.什么是分离编译 ？

一个程序由若干个源文件组成。而每个源文件单独编译成目标文件，然后目标文件链接起来形成可执行文件的过程称为分离编译。

模板一般不支持分离编译。但普通函数是可以的。

C/C++程序要运行，基本步骤.
预处理 -> 编译->汇编->链接

2.模板的声明和定义

函数模板的声明和定义也有一些讲就。
声明：

template<typename T>
void Swap(T& left, T& right);

定义：

template<typename T>
void Swap(T& left, T& right)

	T temp = left;
	left = right;
	right = temp;

注意：类模板的定义还需要加上类域。

3.模板的分离编译原理

a.cpp

a.h

main.cpp

a.h头文件不参与编译。
a.cpp中不会生成模板函数的实例化，
main.cpp中调用函数链接时找地址。main.cpp包含的头文件只有a.h的。但是a.cpp中没有实例化所以没有地址。

解决方法：
1.将声明和定义放到一个文件.hpp的文件中。
2.模板定义的位置显式实例化。(不推荐使用).

模板的优点：

1.模板复用了代码，节省了资源。STL标准模板库因此而产生。
2.增强了代码的灵活性。

缺点：
1.模板会导致代码膨胀，也会导致编译时间变长。
2.出现模板编译错误时，错误信息非常凌乱，不易定位错误。

为什么分离就链接不上？

符号表找不到。
和实例化有关系。

a.cpp 从预处理到 a.i经过了头文件的展开。
a.i经编译到a.s再经过汇编到a.o什么都没干，因为模板的类型没有确定，所以没法实例化。a.s和a.o都是空的，空壳子。

解决办法：
1.显示实例化，太矬了，几乎不用这个办法。
2.不分离到两个文件中，放到同一个文件中。这样为什么就可以了呢？
为什么就不存在链接错误了？**原因是因为在main.cpp中头文件展开后，有了函数模板的声明和定义。**在链接的时候就不用找他的地址了。