泛函编程—模板函数_类模板

Posted 2020-08-07 Lunais

函数业务逻辑一样，只是函数参数类型不同
函数模板的本质：类型参数化——泛型编程

语法：

template <typename T>
template <class T1,class T2>多个参数类型
类型 函数名（形式参数表）
{
　　语句序列；
}

函数模板基础：

template是告诉C++编译器，开始泛型编程，看到T，不要随便报错

template <typename T>//一个模板
void myswap(T& a, T& b)
{
　　T c;
　　c = a;
　　a = b;
}
//调用时，显式说明类型
　　myswap<int>(x,y);
　　myswap<char>(x,y);
//自动类型推倒，尽量不要用
　　myswap(x,y);

template <typename T1, typename T2>//两个模板,定义了一定要用
void myswap(T1& a, T2& b)
{

}

在使用模板时，遇到修改模板里面内容，需要清除原有方案，重新编译。

函数模板遇上函数重载：

//函数模板不允许自动类型转化，严格的类型匹配
//普通函数能够进行自动类型转化，在不失精度的前提下
1、函数模板可以像普通函数一样被重载
2、C++编译器优先考虑普通函数
3、如果函数模板可以产生一个更好的匹配，那么选择模板（比如在使用普通函数导致精度缺失的时候）
4、可以通过空模板实参列表的语法限定编译器只通过模板匹配

template <typename T>//一个模板
void myswap(T& a, T& b)
{
　　T c;
　　c = a;
　　a = b;
}
//一个普通函数
void myswap(int& a, char& b)
{
　　int c;
　　c = a;
　　a = b;
}
int a = 10;
char c = ‘c‘;
myswap(a,c) //调用普通函数
myswap(c,a) //调用普通函数，进行隐形类型转换
myswap(a,a) //调用模板函数，严格的类型匹配，不会进行类型转换;但是普通函数如果也有两个int形参时，优先普通函数，看下一个例子


//模板函数重载

int max(int a, int b)
{
　　return a>b?a:b;
}

template<typename T>
T max(T a, T b)
{
　　return a>b?a:b;
}

template<typename T>
T max(T a, T b, T c)
{
　　return max(max(a,b), c);
}

int a = 1;
int b = 2;
max(a,b); //函数模板和普通函数都满足调用时，优先普通函数
max<>(a,b);//显示使用函数模板方法，则使用<>空的类型参数化列表
max(3.0,4.0);//类型一致，可以使用模板。且使用普通函数，失真，则调用函数模板
max(3.0,4.0,5.0);//函数模板可以重载
max(‘a‘,100);    //类型不一致，不能用函数模板，调用普通函数进行隐式类型转换

函数模板机制结论：

编译器并不是把函数模板处理成能够处理任意类的函数
函数模板通过具体类型产生不同的函数
编译器会对函数模板进行二次编译：
在声明的地方对模板代码本身进行编译，在调用的地方对参数替换后的代码进行编译

 

类模板：
解决问题：多个类功能一致，数据类型不同。
类模板用于实现类所需数据的类型参数化；
类模板在表示数组、表、图等数据结构显得特别重要；
实现 数据结构 与 算法的分离，类模板可以使 链表类型存不同数据类型数据
类模板的定义和使用：

template <typename T>
class A
{
public:
　　A(T a=0)
　　{
　　　　this->a = a;
　　}
public:
　　void printA()
　　{
　　　　cout << "a: " << a << endl;
　　}
protected:
　　T a;
}

int main()
{
　　A<int> a1(10); //模板类是抽象的，需要进行类型具体化
　　a1.printA();
　　system("pause");
　　return 0;
}

类模板做函数参数：

void useA(A<int>& b) //C++编译器要求具体的参数类
{
　　b.printA();
}
　　useA(a1);

继承中的类模板：

一、模板类派生普通类
子模板类派生时，需要具体化模板类，C++编译器需要知道父类的数据类型具体是什么
要知道父类所占内存大小，只有数据类型固定才知道如何分配内存

class B:public A<int>
{
public:
　　B(int a=10, int b=20):A<int>(a) //使用初始化参数列表，初始化父类对象，注意父类为模板类时，使用A<int>类类型具体化
　　{
　　this->b = b;
　　}
protected:
private:
　　int b;
}
　　

B b1(1,2);

二、模板类派生模板类

template <typename T>
class C:public A<T> //基类为模板类型
{
public:
　　C(T c, T a):A<T>(a) //基类为模板类型
　　{
　　　　this->c = c;
　　}
void printC()
{
　　cout << "c1: " << c << endl;
}
private:
　　T c;
}

void main()
{
C<int>c1(1,2);
c1.printC();
system("pause");
}

模板类的函数重载：

友元函数只用于重载 输入输出流 << 和 >>
其余使用成员函数，成员函数需要在类中声明，而<<需要在ostream类中声明，但我们在C++源码中修改很麻烦，
所以，使用友元实现。友元函数只需要在需要使用的地方的类中定义ostream为该类的友元函数就可以了。

在模板类中写友元函数和成员函数重载的方法：
1、所有函数声明实现都写在.h文件的内部就可以啦（简单）
2、声明和实现分开，但都在一个.cpp内
函数提出来的时候，参数类型、类作用域、返回值注意使用<T>
友元函数：只用于输入输出流

类内声明：friend ostream& operator<< <T> (ostream& out, Complex &c3); //友元函数声明有<T>
类外实现：template<typename T>
ostream& operator<<(ostream& out, Complex<T>& c3) //友元函数是全局函数，不需要类的作用域
{

}

template<typename T>
成员函数：

类内声明： Complex operator+(Complex &c2); //正常写就可以啦
类外定义：主要三要素
Complex<T> Complex<T>::operator+(Complex<T>& c2)
{
　　Complex tem(a+c2.a,b+c2.b);
　　return tem;
}

除了输入输出流使用友元函数重载，其余最好使用成员函数重载，不然处理起来很麻烦。。。

3、.h和.hpp分开，其他类使用，要包含.hpp（不是.cpp）
这个时候和情况2差不多，滥用友元函数容易出问题。

模板类中的static关键字，不同的调用类型，static关键字属于不同的类，这是由模板的实现机制决定的。

static是属于具体类的。