C++模板初阶--懒人创造世界

Posted 2021-06-23 你快看看我

一·泛型编码

泛型编程：编写与类型无关的通用代码，是代码复用的一种手段。模板是泛型编程的基础。
实现一个通用的交换函数

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;
}

我们使用用了C++中的函数重载实现了，但是存在一些缺点：

1. 重载的函数仅仅只是类型不同，代码的复用率比较低，只要有新类型出现时，就需要增加对应的函数
2. 代码的可维护性比较低，一个出错可能所有的重载均出错

二·函数模板

1.什么是函数模板

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。

2.函数模板格式

注意：typename是用来定义模板参数关键字，也可以使用class(不能使用struct代替class)

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

3. 函数模板的原理

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。比如：当用double类型使用函数模板时，编译器通过对实参类型的推演，将T确定为double类型，然后产生一份专门处理double类型的代码，对于字符类型也是如此。

4.函数模板的实例化

（1） 隐式实例化：让编译器根据实参推演模板参数的实际类型

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);
 return 0;
}

如果Add（a1,d2）应该怎么办呢？在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作
解决方法1：用户自己强制转换

Add(a, (int)d);

（2）显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型

解决方法2：使用显式实例化

Add<int>(a, b);

5.模板参数的匹配原则

（1）有现成匹配的函数，绝对不去实例化模板

// 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 T>
T Add(T left, T right)
{
 return left + right;
}
void Test()
{
 Add(1, 2); // 此处直接调用int Add(int left,int left)
}

（2）有更匹配的优先匹配类型最适合的

// 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Add函
数
}

三·类模板

1.类模板的定义

template<class T>
class Vector
{
public :
 Vector(size_t capacity = 10)
 : _pData(new T[capacity])
 , _size(0)
 , _capacity(capacity)
 {}

 // 使用析构函数演示：在类中声明，在类外定义。
 ~Vector();

 void PushBack(const T& data)；
 void PopBack()；
 // ...

 size_t Size() {return _size;}

 T& operator[](size_t pos)
 {
 assert(pos < _size);
 return _pData[pos];
 }

private:
 T* _pData;
 size_t _size;
 size_t _capacity;
};
// 注意：类模板中函数放在类外进行定义时，需要加模板参数列表
template <class T>
Vector<T>::~Vector()
{
 if(_pData)
 delete[] _pData;
 _size = _capacity = 0;
}

2.实例化

类模板实例化与函数模板实例化不同，类模板实例化需要在类模板名字后跟<>，然后将实例化的类型放在<>中即可，类模板名字不是真正的类，而实例化的结果才是真正的类。

// Vector类名，Vector<int>才是类型
Vector<int> s1;
Vector<double> s2;