【C++】模板--函数模板.类模板

目录

一 函数模板

1 概念

2? 函数模板格式

3 函数模板的原理

4 模板参数的匹配原则?

1 多个模板参数

2 非模板函数和同名的函数模板

5?函数模板实例化

1. 隐式实例化

2. 显式实例化

二 类模板

1 类模板定义格式

2 类模板实例化

3 细节

---

一 函数模板

1 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。

2? 函数模板格式

返回值类型 函数名(参数列表){ }

// 函数模板
// 模板的实例化
template<typename T>
void Swap(T& left, T& right)
{
???????T temp = left;
???????left = right;
???????right = temp;
}

int main()
{
???????int a = 0, b = 1;
???????double c = 1.1, d = 2.2;

???????// 调用是不是同一个函数
???????Swap(a, b);
???????Swap(c, d);

???????cout << a <<' '<< b << endl;
???????cout << c <<' '<< d << endl;
???????return 0;
}

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

3 函数模板的原理

函数模板是一个蓝图，它本身并不是函数，是编译器用使用方式产生特定具体类型函数的模具。所以其实模 板就是将本来应该我们做的重复的事情交给了编译器

4 模板参数的匹配原则?

1 多个模板参数

// 模板参数语法 很类似函数参数，函数参数定义的形参对象，模板参数定义的是类型
template<class X, class Y>
void func(const X& x, const Y& y)
{
???????cout << x <<' '<< y << endl;
}

int main()
{
???????func(1, 2);
???????func(1.1, 2.2);
???????func(1.1, 2);
???????return 0;
}

2 非模板函数和同名的函数模板

一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在

该函数模板还可以被实例化为这个非模板函数

// 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); // 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
}

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

// 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); // 与非函数模板类型完全匹配，不需要函数模板实例化
???????Add(1.1, 2.2); // 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
}

匹配调用原则：

1、合适匹配的情况下，有现成的就吃现成

2、没有就将就吃

3、有更合适就吃更合适的，哪怕要自己现做

注意: 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

5?函数模板实例化

用不同类型的参数使用函数模板时，称为函数模板的实例化。模板参数实例化分为：隐式实例化和显式实例 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 X, class Y>
void func(const X& x, const Y& y)
{
???????cout << x <<' '<< y << endl;
}

int main()
{
???????//推演实例化
???????//函数参数传递 推出模板参数的类型 生成对于的函数
???????func(1, 2);
???????func(1.1, 2.2);
???????func(1.1, 2);
???????return 0;
}

2. 显式实例化

在函数名后的<>中指定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()
{
???????cout << Add(10, 11.11) << endl;
???????/*该语句不能通过编译，因为在编译期间，当编译器看到该实例化时，需要推演其实参类型
???????通过实参10将T推演为int，通过实参11.11将T推演为double类型，但模板参数列表中只有一个T，
???????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*/
???????return 0;
}

正确用法:

template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
???????return left + right;
}
int main()
{
???????//方法1 强制转换
???????cout << Add(1, (int)2.2) << endl;

???????//显示实例化
???????cout << Add<int>(1, 2.2) << endl;
???????cout << Add<double>(1, 2.2) << endl;
???????return 0;
}

?还有一种必须用的例子:

template<class T>
T* f(int n)
{
???????T* p = new T[n];
???????return p;
}

int main()
{
???????//只能显示实例化
???????double* p = f<double>(10);
}

?向这样就是必须实例化的 因为不清楚返回值是什么类型

二 类模板

1 类模板定义格式

// 类模板
template<class T>//声明一个模板，虚拟类型名为T。注意：这里没有分号。
class Stack// 类模板名为Stack
{
public:
???????Stack(int capacity = 4)
???????{
??????????????cout << "Stack(int capacity = 4)" << endl;

??????????????_a = new T[capacity];
??????????????_top = 0;
??????????????_capacity = capacity;
???????}

???????~Stack()
???????{
??????????????cout << "~Stack()" << endl;

??????????????delete[] _a;
??????????????_a = nullptr;
??????????????_top = 0;
??????????????_capacity = 0;
???????}
private:
???????T* _a;
???????int? _top;
???????int? _capacity;
};

int main()
{
???????// 显示实例化
???????Stack<int> st1;? // 第一个存int
???????Stack<double> st2;? // 第二个存double

???????//vector<int> v1;
???????//vector<int> v2;

???????//list<int> lt;
???????//stack<double> st;

???????return 0;
}

在建立类对象时，如果将实际类型指定为int型，编译系统就会用int取代所有的T，如果指定为float型，就用float取代所有的T。这样就能实现“一类多用”

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

Stack<T>::Stack(int n)
{
???????cout << "Stack(int n = 4)" << endl;

???????_a = new T[n];
???????_top = 0;
???????_capacity = n;
}

2 类模板实例化

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

?????? 普通类：类名->类型
???????类模板实例化的类：类名不是类型，类名<数据类型> 才是整个类的类型

???????显示实例化
???????Stack<int> st1; //Stack是类名?? Stack<int> 是 类st1的类型
???????Stack<double> st2;

???????显示实例化的类型不同，他们就是不同的类
???????st1 = st2 --> error
?

3 细节

1)?类模板的?类型参数可以有一个或多个，每个类型前面都必须加class，如

template <class T1,class T2>
class A
{
? ? ...
};

在定义对象时分别代入实际的类型名，如

?A<int, double> obj;

2)?和使用类一样，使用类模板时要?注意其作用域，只能在其有效作用域内用它定义对象。
3)?模板可以有层次，?一个类模板可以作为基类，派生出派生模板类。

本节难度不大, 根据代码也很好理解, 但是是很重要的部分, 为我们后面的STL打下坚实的基础,继续加油!