C++类模板初阶

目录

[1. 泛型编程](#1. 泛型编程)

概念：

2.函数模板

2.1函数摸版概念：

2.2函数模板格式

2.3函数模板的原理

[2.4 函数模板的实例化](#2.4 函数模板的实例化)

[2.5 模板参数的匹配原则](#2.5 模板参数的匹配原则)

3.类模板

[3.1 类模板的定义格式](#3.1 类模板的定义格式)

3.2类模板实现示例

3.3类模板的实例化

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**1.**泛型编程

概念：

泛型编程能够处理不同类型数据的代码，不需要为每种类型单独编写具体实现。
与类型无关的通用代码，是代码复用的一种手段。模板是泛型编程的基础。

• 假设当前要实现交换两个变量的功能，那么就得根据实参的数据类型来对该函数进行重载。
• 重载的函数只是数据类型不同而已，但是会代码冗余。
• 此时就需要使用 泛型编程来将繁琐的流水线编程简单化。

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;
}

2.函数模板

2.1函数摸版概念**：**

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。

2.2函数模板格式

template： 用来定义模板关键字
typename： 用来定义模板参数关键字

template<typename T1, typename T2, ... , typename Tn>

返回值类型 函数名(参数列表)
{
	函数体
}

ps：也可以使用class代替typename**(**切记：不能使用struct代替class)

交换两个变量的实现：

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

2.3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。
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。

2.4 函数模板的实例化

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
隐式实例化**：**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

上述示例中要注意的是Swap只有一个变量T，只能代表一个类型，而我们交换有两个变量，有可能是两种不同类型的，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。

解决方法：

1. 推演
2. 显式实例化

template<typename T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
	return left + right;
}
int main()
{
	int a1 = 10; double a2 = 1.10;
	//推演
	cout<<Add((double)a1,a2)<<endl;
	cout << Add(a1, (int)a2) << endl;
	//显示实例化
	cout << Add<int>(a1, a2) << endl;
	cout << Add<double>(a1, a2) << endl;
	return 0;
}

2.5****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，而且该 函数模板 还可以 被实例化为这个非模板函数 。
2.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<int>(1, 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
}

3.类模板

3.1 类模板的定义格式

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

3.2类模板实现示例

• 定义一个用于实现数据结构中的栈的类模板 stack 模具。
• stack 并不是具体的类，而是编译器根据被实例化的类型去生成具体类的模具。

template<class T>
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)；
 void PopBack()；
 // ...
 
 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;
 _size = _capacity = 0;
}

3.3类模板的实例化

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。

// Vector类名，Vector<int>才是类型
Vector<int> s1;
Vector<double> s2;