小白学习C++ 教程十五C++ 中的template模板和泛型

Posted 2021-08-29 刘润森！

@Author：Runsen

template模板在 C++ 中一个简单但非常强大的工具。简单的想法是将数据类型作为参数传递，这样我们就不需要为不同的数据类型编写相同的代码。

C++ 添加了两个新关键字来支持模板：template和typename。第二个关键字typename可以替换为关键字“class”。

模板可以以两种不同的方式使用。

1. 函数模板
2. 类模板

泛型

在学习template模板之前，了解一下泛型。在Java中学习过泛型，其实都是差不多的概念。泛型是允许类型（整数、字符串等）作为方法、类和接口的参数的想法。

例如，像数组等这样的对象可以非常有效地使用泛型。

实现了泛型编程的方法来提高代码的效率。通用编程使程序员能够编写适用于所有数据类型的通用算法。如果数据类型是整数、字符串或字符，则无需创建不同的算法。

泛型编程的优点是

• 代码可重用性
• 避免函数重载
• 一旦编写泛型，它可以用于多个cpp

泛型一般和模板结合使用。模板是一个简单但非常强大的 C++ 工具。简单的想法是将数据类型作为参数传递，这样我们就不需要为不同的数据类型编写相同的代码。

#include <iostream>
using namespace std;
 
// 函数模板
template <typename T>
  
T myMax(T x, T y)
{
    return (x > y) ? x : y;
}
  
int main()
{
  
    //  int
    cout << myMax<int>(3, 7) << endl;
  
    // double
    cout << myMax<double>(3.0, 7.0) << endl;
  
    //  char
    cout << myMax<char>('g', 'e') << endl;
  
    return 0;
}

输出：

7
7
G

函数模板

函数模板用于创建一组将相同算法应用于不同数据类型的函数。

#include<iostream>
using namespace std;
template <class A> A addition(A x, A y)
{
     return ( x + y );
}
int main()
{
     cout<<"Addition1 : "<<addition(4,4)<<endl;
     cout<<"Addition2 : "<<addition(4.2,3.6)<<endl;
     cout<<"Addition3 : "<<addition(4.0,4.7)<<endl;
     return 0;
}

输出：

Addition1 : 8
Addition2 : 7.8
Addition3 : 8.7

如果执行cout<<"Addition3 : "<<addition(4,4.7)<<endl;，将会报错。

值 4 & 4.7，它将是不同的整数和浮点数；而泛型函数声明两个参数的数据类型相同。

类模板

与函数模板一样，可以为通用类操作创建类模板。

有时，需要一个对都相同的类实现，只是使用的数据类型不同。

类模板可以轻松地为所有数据类型重用相同的代码。

以下是类模板的语法：

template <class T>
class className
{
   ... .. ...
public:
   T var;
   T someOperation(T arg);
   ... .. ...
};

在上面的声明中，T是模板参数，它是所用数据类型的占位符。

在类体内部，一个成员变量 var和成员函数someOperation()都是类型T。

创建类模板对象，需要在< >内部定义数据类型。

类名<数据类型> 类对象；

下面使用类模板对两个数字进行加减乘除的程序

#include <iostream>
using namespace std;

template <class T>
class Calculator
{
private:
	T num1, num2;
	
public:
	Calculator(T n1, T n2)
	{
		num1 = n1;
		num2 = n2;
	}
	
	void displayResult()
	{
		cout << "Numbers are: " << num1 << " and " << num2 << "." << endl;
		cout << "Addition is: " << add() << endl;
		cout << "Subtraction is: " << subtract() << endl;
		cout << "Product is: " << multiply() << endl;
		cout << "Division is: " << divide() << endl;
	}
	
	T add() { return num1 + num2; }
	
	T subtract() { return num1 - num2; }
	
	T multiply() { return num1 * num2; }
	
	T divide() { return num1 / num2; }
};

int main()
{
	Calculator<int> intCalc(2, 1);
	Calculator<float> floatCalc(2.4, 1.2);
	
	cout << "Int results:" << endl;
	intCalc.displayResult();
	
	cout << endl << "Float results:" << endl;
	floatCalc.displayResult();
	
	return 0;
}

输出如下：

Int results:
Numbers are: 2 and 1.
Addition is: 3
Subtraction is: 1
Product is: 2
Division is: 2

Float results:
Numbers are: 2.4 and 1.2.
Addition is: 3.6
Subtraction is: 1.2
Product is: 2.88
Division is: 2

Code：使用函数模板显示求数组中的最小数。

#include <iostream>
using namespace std;

template <class T, int max>
int arrMin(T arr[], int n)
{
   int m = max;
   for (int i = 0; i < n; i++)
      if (arr[i] < m)
         m = arr[i];
  
   return m;
}
  
int main()
{
   int arr1[]  = {10, 20, 15, 12};
   int n1 = sizeof(arr1)/sizeof(arr1[0]);
    
   char arr2[] = {1, 2, 3};
   int n2 = sizeof(arr2)/sizeof(arr2[0]);
  
   cout << arrMin<int, 10000>(arr1, n1) << endl;
   cout << arrMin<char, 256>(arr2, n2);
   return 0;
}