C++: 模板初阶

目录

引子:

函数模板

格式:

例子:

函数模板的实例化:

隐形实例化:让编译器根据实参推演模板参数的实际类型

[显式实例化: 在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型](#显式实例化: 在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型)

模板参数的匹配原则

类模板

格式:

实例化:


引子:

在下列函数中,它们都是swap函数,但是却因为参数的不同和而导致了需要使用函数重载进行实现,虽然解决了问题,但是函数重载也有不好的地方:

1. 重载的函数仅仅是类型不同,代码复用率比较低,只要有新类型出现时,就需要用户自己增加对应的函 数

2. 代码的可维护性比较低,一个出错可能所有的重载均出错

cpp 复制代码
void Swap(int& left, int& right)
{
 int temp = left;
 left = right;
 right = temp;
}
void Swap(double& left, double& right)
{
 double temp = left;
 left = right;
 right = temp;
}
void Swap(char& left, char& right)
{
 char temp = left;
 left = right;
 right = temp;
}

那能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?

函数模板

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:

cpp 复制代码
template<typename T1, typename T2,......,typename Tn>
返回值类型 函数名(参数列表){}

例子:

cpp 复制代码
template<typename T>
void Swap( T& left, T& right)
{
 T temp = left;
 left = right;
 right = temp;
}

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

函数模板的实例化:

隐形实例化:让编译器根据实参推演模板参数的实际类型
cpp 复制代码
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
 return left + right;
}
int main()
{
 int a1 = 10, a2 = 20;
 double d1 = 10.0, d2 = 20.0;

 Add(a1, d2);
 /*
 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a1将T推演为int,通过实参d1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
 注意:在模板中,编译器一般不会进行类型转换操作,因为一旦转化出问题,编译器就需要背黑锅
 Add(a1, d1);
 */
 
 // 此时有两种处理方式:1. 用户自己来强制转化 2. 使用显式实例化 3.改变模板
 
 //强制转化:
  Add(a1, (int)d2);


 return 0;
}


//改变模板:
template<class T1, class T2>
T Add(const T1& left, const T2& right)
{
 return left + right;
}
显式实例化: 在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型
cpp 复制代码
int main(void)
{
 int a = 10;
 double b = 20.0;
 
 // 显式实例化
 Add<int>(a, b);
 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。

模板参数的匹配原则

1. 一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在,而且非函数模板完全匹配调用函数时,则非函数模板优先。

cpp 复制代码
// 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,编译器不需要掉用模板函数
}

2. 一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在,但是非函数模板不匹配调用函数的参数,且函数模板存在同时也匹配,那么就调用函数模板

cpp 复制代码
// 专门处理int的加法函数
int Add(double left, double 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); // 与非模板函数不匹配,但与函数模板匹配,编译器掉用模板函数
}

类模板

格式:

cpp 复制代码
template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
 // 类内成员定义
}; 

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。

cpp 复制代码
// Vector类名,Vector<int>才是类型
Vector<int> s1;
Vector<double> s2;

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