C++模板一
前言
再写模板之前我们先来回忆一下以前我们在将函数重载是说过,在C++中是可以允许同名函数存在,只要函数参数个数,类型其中之一不同,就可以实现不同的函数功能。
看看代码,回忆回忆:
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
double Add(double left, double right)
{
return left + right;
}
char Add(char left, int right)
{
return left + right;
}
int main()
{
int i = 10;
int j = 20;
cout << Add(i, j) << endl;
cout << Add(10.0, 20.0) << endl;
cout << Add('a', 1) << endl;
return 0;
}
这里输入的第二个应该是编译器给优化的,不影响。
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 。
那我们就会想否告诉编译器一个模子,让编译器根据不同的类型利用该模子来生成代码呢?
引出一个概念:
泛型编程:代码复用的一种手段。模板是泛型编程的基础。
一、函数模板
基本概念: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。
格式:templete <class T1,class T2, …>
按需分配,这里也可以用 typename,是为了和后面的类模板做区分,但是绝对不能用struct
template <class T,class T2>
T Add(T left, T2 right)
{
return left + right;
}
int main()
{
int i = 10;
int j = 20;
cout << Add(i, j) << endl;
cout << Add(10.0, 20.0) << endl;
cout << Add('a', 1) << endl;
return 0;
}
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
给张图理解一下:
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。
1.1 函数模板实例化
函数模板实例化分为显示实例化和隐式实例化
举个栗子:
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right;
}
int main()
{
//隐示实例化
int a1 = 10, a2 = 20;
double d1 = 10.0, d2 = 20.0;
Add(a1, a2);
Add(d1, d2);
//显式实例化 在函数名后的<>中指定模板参数的实际类
Add<int>(a1, d1);
return 0;
}
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。
1.2 函数模板匹配规则
- 一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在,而且该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
- 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
二、类模板
2.1 类模板格式
template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};
具体实例:
template <class T>
// 动态顺序表
class Vector
{
public :
Vector(size_t capacity = 10)
: _pData(new T[capacity])
, _size(0)
, _capacity(capacity)
{}
// 使用析构函数演示:在类中声明,在类外定义。
~Vector();
void PushBack(const T& data)
{ // _CheckCapacity();
_pData[_size++] = data;
}
void PopBack()
{
--_size;
}
size_t Size()
{
return _size;
}
T& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < _size);
return _pData[pos];
}
private:
T* _pData;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
// 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>
Vector<T>::~Vector()
{
if (_pData)
{
delete[] _pData;
}
}
2.1 类模板的实例
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
int main()
{
// Vector类名,Vector<int>才是类型
Vector<int> s1;
s1.PushBack(1);
s1.PushBack(2);
s1.PushBack(3);
Vector<double> s2;
s2.PushBack(1.0);
s2.PushBack(2.0);
s2.PushBack(3.0);
for (size_t i = 0; i < s1.Size(); ++i)
{
cout << s1[i] << " ";
}
cout << endl;
for (size_t i = 0; i < s2.Size(); ++i)
{
cout << s2[i] << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}