C++初阶---模板入门

Posted 2021-11-12 4nc414g0n

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了C++初阶---模板入门相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

模板入门

@[TOC](模板入门)

泛型编程
函数模板
概念
模板函数实例化
隐式实例化
显式实例化

模板函数匹配

类模板

泛型编程

有如下代码：
void Swap(int& left, int& right)
{
	int temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}
当我们想调用其他类型的数据交换时，使用函数重载虽然可以实现，但是有一下几个不好的地方：

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
代码的可维护性比较低，一个出错可能所有的重载均出错

在C++中，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
模板分为：

函数模板
类模板

注意： 注意模板不支持把声明写到.h , 定义写到.cpp的方式，会报链接错误

函数模板

概念

概念：
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
如下代码：
template<typename T>
void Swap( double& left, double& right)
{
	double temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}
template<typename T>也可以template<class T>（这里我们暂时认为他们是一样的）
传入参数的时候编译器会自动识别类型并以模板推演出正确参数·返回值类型的函数

注意：
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

模板函数实例化

隐式实例化

以下为隐式实例化：

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);
}

显式实例化

当两个实参类型不同时，仍使用隐式实例化编译器不会通过
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, d2);
}
编译器无法确定此处到底该将T确定为int 或者 double类型而报错
注意： 在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作

第一种方法：Add(a1, (int)d2);（强转类型）
第二种方法：显式实例化
(如果类型不匹配，编译器会尝试进行隐式类型转换，如果无法转换成功编译器将会报错)
Add<int>(a, b);

模板函数匹配

非模板函数可以与同名模板同时存在
// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{
	return left + right;
}
// 通用模板加法函数
template<class T>
T Add(T left, T right)
{
	return left + right;
}
void Test()
{
	Add(1, 2); // 与非模板函数匹配，编译器不需要特化
	Add<int>(1, 2); // 调用编译器特化的Add版本
}
注意：

同名函数模板还可以被实例化为这个非模板函数
对于非模板函数和同名函数模板，如果其他条件都相同，在调动时会优先调用非模板函数而不会从该模板产生出一个实例。如果模板可以产生一个具有更好匹配的函数，那么将选择模板(择优)
模板函数不允许自动类型转换，但普通函数可以进行自动类型转换

类模板

格式如下：
template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};
示例(一个Stack类模板)：
template<class T>
class Stack
{
public:
	Stack(int capacity = 4)
		:_a(new T[capacity])
		, _top(0)
		, _capacity(capacity)
	{}
	~Stack()
	{
		delete[] _a;
		_a = nullptr;
		_top = _capacity = 0;
	}
	void Push(const T& x);
private:
	T* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};
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
struct TreeNode
{
	// ...
};
Stack<TreeNode*> st1; // TreeNode*
Stack<int> st2; // int
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>
void Stack<T>::Push(const T& x)
{
	// ...
}