谈一谈C++ template/C++ 模板

Posted 2022-12-03 xioacd99

这里劝退一波 Qt Ui，仅仅是 Ui，不是 Qt 哈

选择 Qt 一时爽， Ui 开发火葬场。

忙活两个小时，解决的只是一个非常小的窗口效果，接下来考验你的眼力的时间到了

你找到了上面两幅图的不同了吗？

文章目录

• 1 为什么要使用模板
• 2 究竟我是否该使用模板
• 3 C++ 模板语法与分类
• • 3.1 函数模板
  • 3.2 类模板和模板类
  • 3.3 模板的覆盖与特化
  • • 3.3.1 模板的覆盖
    • 3.3.2 模板的特化
  • 3.4 类模板与友元
  • • 3.4.1 按照定义的位置来分
    • 3.4.2 按照约束来分

1 为什么要使用模板

也许平常写 C++ 的时候我们不用模板也能 6 得飞起，那为什么还会要产生模板的需求呢？

以下面的例子为例，如果我有了模板，我就可以生产同一类型的多个表情包

但是没有模板的你只能使用最原本的熊猫人，在斗图大战中败北，含恨而归

形象吧，接下来我们来谈一谈什么时候该使用模板，以及模板的语法和分类。

2 究竟我是否该使用模板

是否要用模板，我们可以借鉴开发时的 RunOfThree 原则

RunOfThree原则

1. 第一次用的时候写个“特例”。
2. 第二次用的时候copy第一次的代码，
3. 第三次用的时候就得写一个通用的，当然，为了达到通用性，你要做的不仅仅是使用模板。

3 C++ 模板语法与分类

模板下面又分为函数模板、类模板、模板类等等，这里我们简单地谈谈前面三种

3.1 函数模板

语法

template <class T1,class T2,...,>
返回类型 函数名(形参表)
    statement;

例子

template <class T>
// equal to template <typename T>
T max(const T& a, const T& b) 
    return a > b ? a : b;

说明

1. template是C++中用来声明模板的keyword，class和typename是模板形参的声明，两者的差别见：difference of keywords typename and class in templates
2. 并不是写了函数模板就可以自动处理所有类型的数据了，比如上面的max函数。如果你相对两个自定义类型对象使用，你还得自己重载运算符>。

3.2 类模板和模板类

虽然我们说模版类就是类模版实例化之后的类，但其实there is no such thing as a “template class,” there is only a “class template.”，见what is the difference between a template class and a class template

语法

template <class T>
class TestClass
	function;
    member;
;

例子

template <class T>
class TestClass
public:
    void testFunction();
private:
	T m_value; // 用个m_前缀方便将类成员变量和普通的区分开member 
    		   // 但是不要两种命名方法混用,就像这样
;

注：

1. 类模板中的成员变量同样可以是int、double这种，可以类比到函数

2. 类外定义成员函数需要多加一些东西

template <class T>
void TestClass<T>:: testFunction()
	statement;

使用：我们所说的使用类模板就是利用模板生成一个具体的类，就像用摸具爸爸做出摸具儿子一样，然后我们再用摸具儿子就可以创建具体的对象来使用了。

3.3 模板的覆盖与特化

首先，来一个非常形象的解释

模板的覆盖和特化就像程序员给的小红伞，可以让特化后的类无视原来模板的规定，自行对相关情况进行处理。

3.3.1 模板的覆盖

和前面重载一样，如果类中出现有一个函数和模板中的参数原型一致，那么模板就会被覆盖（specifial first）

3.3.2 模板的特化

什么时候使用：写的模板能够处理大多数情况，数据只是小部分特例，重新写一个不划算。

分类

1. 函数模板特化

// 原模板
template <typename T>
bool isZero(const T& a)
    return a.value == 0;


// 特化
template <>
bool isZero<int>(const int& a)
    return a == 0;

没有原模板就别谈特化了

2. 类部分特化

template <typename T1,typename T2>
class TestClass
 ...
;

// 这里只需要写为进行特化的模板类型
template <typename T>
class SpecificalClass<T,int> 
...  
;

3. 类全特化

template <typename T1,typename T2>
class TestClass
	...
;

template <>
class SpecificalClass<int,int> 
	...  
;

3.4 类模板与友元

3.4.1 按照定义的位置来分

1. 封闭型

  template <typename T>
  class TestClass
      // 函数体定义在模板体类,可以访问A任意实例的任意成员
  	friend void testFunction()
      	statement;
  	
  ;

2. 开放型

  template <typename T>
  class TestClass
      template <typename T1>
      friend void testFunction<T1>();
  ;
  
  // 函数体定义在模板类外,友元可以访问A任意实例的任意成员
  
  template <typename T>
  void testFunction
  	statement;
  

3. 特例型

   template <typename T>
   class TestClass
   	// 此时只有和类模板具有相同模板形参的友元函数才算是TestClass的友元
   	friend void testFunction<T>();
   ;

3.4.2 按照约束来分

1. 模板类的非模板友元函数

   1. 不用模板的成员变量

      template <typename T>
      class TestClass
          // 和普通的友元函数没什么差别
      	friend void testFunction()
      		statement;
          
      ;
      

   2. 用~

      template <typename T>
      class TestClass
          // 必须为每一个需要使用到的类型给出一个定义,属于overload
      	friend void testFunction(TestClass<T>& obj);
      ;
      
      // 假设我的代码中只用到了int和double
      void testFunction(TestClas<int>& obj)
      	statement;
      
      
      void testFunction(TestClas<double>& obj)
      	statement;
      
      

   3. 模板类的约束类友元函数

      每一个类的具体化都要有一个友元定义，有点像1.2，不过你需要在模板类前先声明友元函数

      // 以这种形式
      template<typename T>void testFunction();
      

   4. 模板类的非约束友元函数

      有点像1.3

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