11. 模板

模板就是简历通用的模具，大大提高 复用性。

1.1 概念

特点：

  • 模板不可以直接使用，只是一个框架
  • 模板的通用并不是万能的

1.2 函数模板

泛型编程，主要利用的技术 是模板

两种模板：函数模板和类模板

1.2.1 函数模板用法

建立一个通用函数，返回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

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template<typename T>
// class167_模板.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#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, b = 20;
	double c = 1.1, d = 2.2;
	//自动类型推导
	mySwap(a, b);
	cout << a << " " << b << endl;
	//显式指定类型
	mySwap<double>(c, d);
	cout << c << " " << d << endl;
}

利用关键字template

两种方式：自动类型推导，显式指定类型

模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化

1.2.2 函数模板注意事项

注意事项：

·自动类型推导，必须推导出一致的数据类类型T,才可以使用

·模板必须要确定出的数据类型，才可以使用

1.2.3 排序

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// class167_模板.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include <iostream>
using namespace  std;

template<typename T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

template<typename T>
void mySort(T arr[], int len)
{
	for (int i = 0; i < len; i++)
	{
		int max = i;
		for (int j = i; j < len; j++)
		{
			if (arr[max] < arr[j])
			{
				max = j;
			}
		}
		if (max!=i)
		{
			mySwap(arr[max], arr[i]);
		}
	}
}

template<class T>
void printArray(T arr[], int len)
{
	for (int i = 0; i < len; i++)
	{
		cout << arr[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}
void test()
{
	char charArr[] = "badcfe";
	int length = sizeof(charArr) / sizeof(charArr[0]);
	mySort(charArr, length);
	printArray(charArr, length);
}
int main()
{
	test();
}

1.2.4 普通函数与 函数模板的区别

普通函数与函数模板区别：

·普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）

·函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换

如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换

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#include <iostream>
using namespace  std;

template<class T>
T myAdd(T a,T b)
{
	return a + b;
}
void test()
{
	cout << myAdd(1, 2) << endl;
	cout << myAdd<int>(1, 'a') << endl;
	cout << myAdd<char>(1, 'a') << endl;
}

int main()
{
	test();
}

1.2.5 调用规则如下：

1.如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数

2.可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板

3.函数模板也可以发生重载

4.如果函数模板可以产生更好的匹配，优先调用函数模板

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// class167_模板.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include <iostream>
using namespace  std;
void myPrint(int a, int b)
{
	cout << "hello" << endl;
}
template<class T>
void myPrint(T a, T b)
{
	cout << "temp" << endl;
}
template<class T>
void myPrint(T a, T b,T c)
{
	cout << "temp ccc" << endl;
}
void test()
{
	//优先普通函数
	myPrint(10, 10);

	myPrint<>(10, 10);
	myPrint<>('a', 'b');
	//重载
	myPrint<>(10, 10, 10);
}

int main()
{
	test();
}

既然提供了 函数模板，最好 就不要提供普通函数，否则 会出现二义性

1.2.6 模板的 局限性

在上述代码中，如果T的数据类型传入的是像Perso这样的自定义数据类型，也无法正常运行

因此C++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板

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// class167_模板.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include <iostream>
using namespace  std;
class Person
{
public:
	Person(string m_name, int m_age) :name(m_name), age(m_age) {}
	string name;
	int age;
};
template<class T>
bool myCompare(T &a, T &b)
{
	if (a==b)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}

template<> bool myCompare(Person& a, Person& b)
{
	if (a.age ==b.age)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}

void test()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	cout << myCompare(a, b) << endl;

	Person p1("Tom", 10);
	Person p2("Tim", 10);
	cout << myCompare(p1, p2) << endl; 
	//重载运算符
	//具体化实现
}

int main()
{
	test();
}

1.3 类模板

1.3.1 类模板语法

类模板作用：

·建立一个通用类，类中的成员数据类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。

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template <typename  T>
class

解释：

template-声明创建模板

typename-表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替

T通用的数据类型，

名称可以替换，通常为大写字母

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// class174_类模板.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include <iostream>
using namespace  std;

template<class NameType, class AgeType>
class Person
{
public:
	Person(NameType n, AgeType a) :name(n), age(a) {}
	void ShowPerson()
	{
		cout << name << endl;
		cout << age << endl;
	}
	NameType name;
	AgeType age;
};

int main()
{
	Person<string, int> p1("Tom", 99);
	p1.ShowPerson();
}

1.3.2 类模板与函数模板区别主要有两点：

1.类模板没有自动类型推导的使用方式

2.类模板在模板参数列表中可以有默认参数

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#include <iostream>
using namespace  std;

template<class NameType, class AgeType = int>
class Person
{
public:
	Person(NameType n, AgeType a) :name(n), age(a) {}
	void ShowPerson()
	{
		cout << name << endl;
		cout << age << endl;
	}
	NameType name;
	AgeType age;
};

int main()
{
	Person<string> p1("Tom", 99);
	p1.ShowPerson();
}

1.3.3 类模板中成员函数创建时间

类模板中成员函数和普通类中成员函数创建时机是有区别的：

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

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// class174_类模板.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include <iostream>
using namespace  std;

class Person1
{
public:
	void ShowPerson1()
	{
		cout << "name" << endl;
	}
	
};

class Person2
{
public:
	void ShowPerson2()
	{
		cout << "age" << endl;
	}

};

template <class T>
class MyClass
{
public:
	T obj;

	void func1()
	{
		obj.ShowPerson1();
	}
	void func2()
	{
		obj.ShowPerson2();
	}
};
int main()
{
	MyClass<Person1>m;
	m.func1();
	//m.func2();
}

1.3.4 类模板对象做函数参数

学习目标：

·类模板实例化出的对象，向函数传参的方式

一共有三种传入方式：

1.指定传入的类型一直接显示对象的数据类型(最常用）

2.参数模板化

一将对象中的参数变为模板进行传递

3.整个类模板化

一将这个对象类型模板化进行传递

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// class174_类模板.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include <iostream>
using namespace  std;

template <class T1, class T2>
class Person
{
public:
	Person(T1 m_name, T2 m_age) :name(m_name), age(m_age) {}
	void ShowPerson()
	{
		cout << name << endl;
		cout << age << endl;
	}
	T1 name;
	T2 age;
};
//指定传入类型
void printPerson1(Person<string, int>&p)
{
	p.ShowPerson();
}
//2.参数模板化
template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>& p)
{
	p.ShowPerson();
	//cout << typeid(T1).name() << endl;
	//cout << typeid(T2).name() << endl;
}
//3.整个类模板化
template<class T>
void printPerson3(T& p)
{
	p.ShowPerson();
	cout << typeid(T).name() << endl;

}
int main()
{
	Person<string, int>p("sun", 100);
	printPerson1(p);
	Person<string, int>p2("zhu", 100);
	printPerson2(p2);
	Person<string, int>p3("tang", 100);
	printPerson3(p3);
}

1.3.5 类模板与继承

当类模板碰到继承时，需要注意一下几点：

·当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，要指定出父类中T的类型

·如果不指定，编泽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

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// class174_类模板.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
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#include <iostream>
using namespace  std;

template <class T>
class Base
{
	T m;
};

class Son :public Base<int>
{

};
template<class T1, class T2>
class Son2 :public Base<T2>
{
	T1 obj;
};
int main()
{
	Son s1;

	Son2 <int, char> s2;
}

1.3.6 类模板函数类外实现

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// class174_类模板.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include <iostream>
using namespace  std;

template <class T1, class T2>
class Person
{
public:
	Person(T1 m_name, T2 m_age); 
	void ShowPerson();
	
	T1 name;
	T2 age;
};
template <class T1, class T2>
Person<T1,T2>::Person(T1 m_name, T2 m_age)
{
	this->name = (m_name);
	this->age = (m_age);
}
template <class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::ShowPerson()
{
	cout << this->name << endl;
	cout << this->age << endl;
}

int main()
{
	Person<string, int>p("sun", 100);
	p.ShowPerson();
}

1.3.7 类模板份文件编写

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：

。解决方式1：直接包含.cpp源文件

。解决方式2：将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为.hpp,hpp是约定的名称，并不是强制

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// class174_类模板.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include <iostream>

#include "Person.hpp"
using namespace  std;

int main()
{
	Person<string, int>p("sun", 100);
	p.ShowPerson();
}

#pragma once
#include <iostream>
using namespace  std;

template <class T1, class T2>
class Person
{
public:
	Person(T1 m_name, T2 m_age);
	void ShowPerson();

	T1 name;
	T2 age;
};
template <class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 m_name, T2 m_age)
{
	this->name = (m_name);
	this->age = (m_age);
}
template <class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::ShowPerson()
{
	cout << this->name << endl;
	cout << this->age << endl;
}

1.3.类模板与友元

全局函数类内实现·直接在类内声明友元即可

全局函数类外实现·需要提前让编译器知道全局函数的存在

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#pragma once
#include <iostream>
using namespace  std;

template <class T1, class T2>
class Person;

template <class T1, class T2>
void ShowPerson2(Person<T1, T2> p)
{
	cout << p.name << endl;
	cout << p.age << endl;
}
template <class T1, class T2>
class Person
{
	
	friend void ShowPerson(Person<T1, T2> p)
	{
		cout << p.name << endl;
		cout << p.age << endl;
	}
	friend void ShowPerson2 <>(Person<T1, T2> p);
public:
	Person(T1 m_name, T2 m_age);
	
private:
	T1 name;
	T2 age;
};
template <class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 m_name, T2 m_age)
{
	this->name = (m_name);
	this->age = (m_age);
}



int main()
{
	Person<string, int>p("sun", 100);
	ShowPerson2(p);
	ShowPerson(p);
}
c++ > c++ 黑马
#c++
11. 模板
http://binbo-zappy.github.io/2024/11/27/cpp/11-模板/
作者
Binbo
发布于
2024年11月27日
许可协议