C++模板写法详解

模板

• 概念
  • 模板就是建立通用的模具，大大提高复用性
• 模板主要体现了cpp编程的另外一种思想泛型编程
• cpp提供两种模板机制
  • 函数模板
  • 类模板
• 函数模板
  • 作用
    • 建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表
  • 语法

      template<typename T>函数声明或定义//template 声明创建模版//typename 表面其后面的符号是一个数据类型，可以用class代替//T 通用数据类型，名称可替换
    

  • 使用语法
    • 自动类型推导
      • mySwap(a, b);
    • 显示指定类型
      • mySwap(a, b);
  • 举例

        #include<iostream>using namespace std;template<typename T>void mySwap(T& a, T& b){T temp = a;a = b;b = temp;}int main(){int a = 10;int b = 20;double c = 3.54;double d = 4.43;mySwap(a, b);mySwap<double>(c, d);cout << a << b << endl;cout << c << d << endl;return 0;}
    

    • 本质类型参数化
  • 注意事项
    • 自动类型推导，必须要推导出类型一致的数据类型T才可以使用
    • 模版必须要确定出T的数据类型，才可以使用
    • class可以用于函数也可以用于类typename只能用于函数
  • 普通函数与函数模板的区别
    • 普通函数调用时可以发生自动类型转换(隐式类型转换)
    • 函数模版调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
    • 如果利用显示制定类型的方式，可以发生隐式类型转换
  • 普通函数和函数模板的调用规则
    • 如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
    • 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
    • 函数模板也可以发生重载
    • 如果函数模板可以更好的匹配则优先调用函数模板

        myfunc<>(a, b)//空模板
    

  • 模板的局限性
    • 有些特定数据类型要用具体化方式做特殊实现

        #include<iostream>#include<string>using namespace std;class Person{public:string m_name;int m_age;Person(string name, int age){m_name = name;m_age = age;}//函数重载是一种方法// bool operator==(const Person& p){//     if(this->m_age == p.m_age && this->m_name == m_name)//         return true;//     else//         return false;// }};template<class T>void myCompare(T& a, T& b){if(a == b){cout << "same" << endl;}else{cout << "different" << endl;}}//利用具体化Person的版本实现代码，具体化优先调用template<>void myCompare(Person& a, Person& b){if(a.m_age == b.m_age && a.m_name == a.m_name)cout << "same" << endl;else    cout << "different" << endl;}void test(void){Person a("zhangsan",20);Person b("zhangsan", 10);myCompare(a, b);}int main(){test();return 0;}
    

• 类模板
  • 类模板作用
    • 建立一个通用类，类中成员数据类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来表示
  • 语法

        template<typename T>类
    

  • 简单举例

        #include<iostream>#include<string>using namespace std;template<class NameType, class AgeType>class Person{public:NameType m_name;AgeType m_age;Person(NameType name, AgeType age){this->m_age = age;this->m_name = name;}void ShowInfor(void){cout << "my name is " << this->m_name << endl;cout << "my age is " << this->m_age << endl;}};void test(void){Person<string, int>p("zhangsan", 18);//必须显式调用p.ShowInfor();}int main(){test();return 0;}
    

  • 类模板与函数模板的区别
    • 类模板没有自动推导的使用方式
    • 类模板在模板参数列表中可以有默认参数
      • template<class NameType, class AgeType = int>
  • 类模板中成员函数创建时机
    • 普通类中的成员函数一开始就可以创建
    • 类模板中的成员函数在调用时才创建
  • 类模板对象做函数参数—如何给函数传入类模板所创造的对象
    • 传入方式
      • 指定传入类型—直接显示对象的数据类型
      • 参数模板化—将对象中的参数变为模板进行传递
      • 整个类模板化—将这个对象类型模板化进行传递
    • 举例

      #include<iostream>
      #include<string>
      using namespace std;
      template<class NameType, class AgeType>
      class Person{public:NameType m_name;AgeType m_age;Person(NameType name, AgeType age){this->m_age = age;this->m_name = name;}void ShowInfor(void){cout << "my name is " << this->m_name << endl;cout << "my age is " << this->m_age << endl;}
      };
      //指定传入类型---最常用
      void Personshow1(Person<string, int> &p){p.ShowInfor();
      }
      void test1(void){Person<string, int>p("zhangsan", 18);Personshow1(p);
      }
      //参数模板化
      template<class T1, class T2>
      void Personshow2(Person<T1, T2> &p){p.ShowInfor();
      }
      void test2(void){Person<string, int>p("zhangsan", 28);Personshow2(p);
      }
      // 整个类型模板化
      template<class T>
      void Personshow3(T &p){p.ShowInfor();
      }
      void test3(void){Person<string, int>p("zhangsan", 38);Personshow3(p);
      }
      int main(){test1();test2();test3();return 0;
      }
      

  • 类模板与继承
    • 当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明时候，要指出父类中T的类型
    • 如果不指定，编译器无法给子类分配内存
    • 如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需变为类模板
    • 简单例子

          #include<iostream>#include<string>using namespace std;template<class T>class Base{public:T name;};//第一种继承方法class Son1: public Base<string>{public:void showInfor(void){cout << "my name is " << this->name << endl;        }};// 第二种方法进一步扩大模板template<class T1, class T2>class Son2: public Base<T1>{public:T2 age;void showInfor(void){cout << "my name is " << this->name << endl; cout << "my age is " << this->age << endl;       }};void test1(void){Son1 s;s.name = "zhangsan";s.showInfor();}void test2(void){Son2<string, int>s;s.name = "zhangsan";s.age = 18;s.showInfor();}int main(){test1();test2();return 0;}
      

  • 类模板中的成员函数的类外实现
    • 普通的类外实现

          #include<iostream>#include<string>using namespace std;class Person1{public:void printInfor(void);};void Person1::printInfor(void){cout << "this is the test" << endl;}int main(){Person1 P1;P1.printInfor();return 0;}
      

  • 模板的类外实现

    #include<iostream>
    #include<string>
    using namespace std;
    template<class T>
    class Person1{public:T m_name;Person1(T name);void printInfor(void);
    };
    template<class T>//即使不用T也要添加这个列表
    Person1<T>::Person1(T name){this->m_name = name;
    }
    template<class T>//即使不用T也要添加这个列表
    void Person1<T>::printInfor(void){cout << "this is the test" << endl;
    }
    int main(){Person1<string>P1("zhangsan");P1.printInfor();return 0;
    }
    

    • 总结
      • 主要是要同步声明其为模板
      • 在定义过程的最开始要加入模板列表
  • 类模板分文件编写
    • 问题
      • 类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到
    • 解决
      • 直接包含cpp文件
        • 一般我们include的都是.h文件，此处可以改为.cpp文件
        • 原因
          • 模板类不会一开始就生成，因此包含.h并没有什么用
      • 将声明和实现写在同一个文件中，并更改后缀名为.hpp，这是约定不是强制，用于实现类模板的实现
  • 类模板与友元
    • 掌握类模板配合友元函数的类内和类外实现
    • 全局函数类内实现—直接在类内声明友元即可—推荐—直接加入friend然后定义即可
    • 全局函数的类外实现—需要提前让编译器知道全局函数的存在