第十三章 模板

墨染点香2025-06-22 11:59

函数模板

函数模板使用

函数模板注意事项

自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用

模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用

普通函数和函数模板的类型转化

普通函数隐式类型转化（char转int）

函数模板正常使用不会发生隐式类型转化【自动推导】

函数模板隐式类型转化（char转int），需要指定类型

普通函数与函数模板调用

  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

普通函数实现的情况

普通函数只有声明的情况

  1. 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
  1. 函数模板也可以发生重载
  1. 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板

模板局限性

不能比较构造的类

解决方法：1、运算符重载 2、模板重载

模板重载：

类模板

类模板使用

类模板和函数模板区别

  1. 类模板没有自动类型推导的使用方式
  1. 类模板在模板参数列表中可以有默认参数

类模板中成员函数创建时机

类模板对象做函数参数

  1. 指定传入的类型 --- 直接显示对象的数据类型
  1. 参数模板化 --- 将对象中的参数变为模板进行传递
  1. 整个类模板化 --- 将这个对象类型 模板化进行传递

类模板与继承

指定类型

子类变类模板

类模板成员函数类外实现

类模板分文件编写

person.h文件：

cpp 复制代码 
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;


template<class T1, class T2>
class Person {
public:

	T1 m_Name;
	T2 m_Age;

	Person(T1 name, T2 age);	//只声明
	void show();

};

person.cpp文件：

cpp 复制代码 
#include "person.h"

template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)	//类模板的类外实现
{
	this->m_Name = name;
	this->m_Age = age;
}


template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::show()
{
	cout << this->m_Name << " " << this->m_Age << endl;
}

测试代码

cpp 复制代码 
void test() {
	Person<string,int> p("张三",2);
	p.show();
}

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

将person.h文件改为person.hpp文件【约定俗成的后缀，代表类模板】：

cpp 复制代码 
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;


template<class T1, class T2>
class Person {
public:

	T1 m_Name;
	T2 m_Age;

	Person(T1 name, T2 age);	//只声明
	void show();

};

template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)	//类模板的类外实现
{
	this->m_Name = name;
	this->m_Age = age;
}


template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::show()
{
	cout << this->m_Name << " " << this->m_Age << endl;
}

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

类模板案例

属性设置

cpp 复制代码 
private:
	T* pAddress;		//指针指向在堆区开辟的数组起始地址
	int m_Capacity;		//数组容量【总体容量】
	int m_Size;			//数组大小【占有的数据量】

构造函数实现

根据输入的容量进行初始化

cpp 复制代码 
	MyArray(int capacity) {		//有参构造，根据容量进行初始化

		this->m_Capacity = capacity;
		this->m_Size = 0;
		this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
	}

根据已有的数组进行初始化

cpp 复制代码 
	//拷贝【防止浅拷贝问题】
    //构造时拷贝【当参数被声明为 const 时，函数内部不能修改这个参数的值。有助于防止意外修改传入的数据，提高代码的安全性和可维护性。】
	MyArray(const MyArray& arr) {		
		this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
		this->m_Size = arr.m_Size;

		//深拷贝
		this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];

		for (int i = 0; i < arr.m_Size; i++)
			this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
	}

析构函数实现

cpp 复制代码 
	~MyArray() {		//析构函数，如果堆区不为空，清空，防止出现野指针
		if (this->pAddress != NULL) {
			delete[] this->pAddress;
		}
	}

重载运算符"="

cpp 复制代码 
	//重载运算符"="，防止出现浅拷贝
	MyArray& operator=(const MyArray& arr) {
		//如果已有数据需要先释放
		if (this->pAddress != NULL) {
			delete[] this->pAddress;
			this->pAddress = NULL;
			this->m_Capacity = 0;
			this->m_Size = 0;
		}

		this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
		this->m_Size = arr.m_Size;

		//深拷贝
		this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];

		for (int i = 0; i < arr.m_Size; i++)
			this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];

		//返回对象本身
		//【this存放指向该对象的地址，*this解引用即是对象本身，MyArray&代表引用】
		//【最终效果就是返回对象本身的引用（引用可以理解为别名，使用引用可以访问该对象）】
		return *this;				
	}

实现访问堆区数据

添加数据

cpp 复制代码 
	//尾插法
	void Push_Back(const T& val) {
		//判断容量是否等于大小【是否数组已经满了】
		if (this->m_Capacity == this->m_Size) {
			return;
		}

		//未满
		this->pAddress[this->m_Size] = val;
		this->m_Size++;			//更新数组大小

	}

删除数据

cpp 复制代码 
	//尾删法
	void Pop_Back() {

		//如果数组为空
		if (this->m_Size == 0) {
			return;
		}

		//不为空
		this->m_Size--;			//更新数组大小

	}

访问数据

cpp 复制代码 
	//通过下标访问数组
	T& operator[](int index) {		//返回引用是为了防止出现arr[i] = 10的赋值情况

		return this->pAddress[index];
	}

显示记录的参数

cpp 复制代码 
	//返回数组容量
	int getCapacity() {
		return this->m_Capacity;
	}

	//返回数组大小
	int getSize() {
		return this->m_Size;
	}

MyArray.hpp总的实现

cpp 复制代码 
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;


template<class T>
class MyArray {
public:
	MyArray(int capacity) {		//有参构造，根据容量进行初始化

		this->m_Capacity = capacity;
		this->m_Size = 0;
		this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
	}

	//拷贝【防止浅拷贝问题】
	MyArray(const MyArray& arr) {		//构造时拷贝【当参数被声明为 const 时，函数内部不能修改这个参数的值。这有助于防止意外修改传入的数据，提高代码的安全性和可维护性。】
		this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
		this->m_Size = arr.m_Size;

		//深拷贝
		this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];

		for (int i = 0; i < arr.m_Size; i++)
			this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
	}

	//重载运算符"="，防止出现浅拷贝
	MyArray& operator=(const MyArray& arr) {
		//如果已有数据需要先释放
		if (this->pAddress != NULL) {
			delete[] this->pAddress;
			this->pAddress = NULL;
			this->m_Capacity = 0;
			this->m_Size = 0;
		}

		this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
		this->m_Size = arr.m_Size;

		//深拷贝
		this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];

		for (int i = 0; i < arr.m_Size; i++)
			this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];

		//返回对象本身
		//【this存放指向该对象的地址，*this解引用即是对象本身，MyArray&代表引用】
		//【最终效果就是返回对象本身的引用（引用可以理解为别名，使用引用可以访问该对象）】
		return *this;				
	}

	//尾插法
	void Push_Back(const T& val) {
		//判断容量是否等于大小【是否数组已经满了】
		if (this->m_Capacity == this->m_Size) {
			return;
		}

		//未满
		this->pAddress[this->m_Size] = val;
		this->m_Size++;			//更新数组大小

	}

	//尾删法
	void Pop_Back() {

		//如果数组为空
		if (this->m_Size == 0) {
			return;
		}

		//不为空
		this->m_Size--;			//更新数组大小

	}

	//通过下标访问数组
	T& operator[](int index) {		//返回引用是为了防止出现arr[i] = 10的赋值情况

		return this->pAddress[index];
	}

	//返回数组容量
	int getCapacity() {
		return this->m_Capacity;
	}

	//返回数组大小
	int getSize() {
		return this->m_Size;
	}


	~MyArray() {		//析构函数，如果堆区不为空，清空，防止出现野指针
		if (this->pAddress != NULL) {
			delete[] this->pAddress;
		}
	}

private:
	T* pAddress;		//指针指向在堆区开辟的数组起始地址
	int m_Capacity;		//数组容量【总体容量】
	int m_Size;			//数组大小【占有的数据量】


};

测试代码

cpp 复制代码 
class Person {
public:

	string m_Name;
	int m_Age;

	Person() {};
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	void show()
	 {
		cout << this->m_Name << " " << this->m_Age << endl;
	}

};

void test() {
	MyArray<int> arr1(5);

	//MyArray<int> arr2(arr1);
	//MyArray<int> arr3(100);
	//arr3 = arr1;

	for (int i = 0; i < arr1.getCapacity(); i++)
		arr1.Push_Back(i);

	cout << "=====================arr1<int>=======================" << endl;
	cout << "capacity: " << arr1.getCapacity() << endl;
	cout << "size " << arr1.getSize() << endl;

	for (int i = 0; i < arr1.getSize(); i++)
		cout << arr1[i] << endl;

	arr1.Pop_Back();

	cout << "==============arr1尾删后================" << endl;
	cout << "capacity: " << arr1.getCapacity() << endl;
	cout << "size " << arr1.getSize() << endl;

	for (int i = 0; i < arr1.getSize(); i++)
		cout << arr1[i] << endl;

	MyArray<char> arr2(6);

	for (int i = 0; i < arr2.getCapacity(); i++)
		arr2.Push_Back(i+97);

	cout << "====================arr2<char>=========================" << endl;
	cout << "capacity: " << arr2.getCapacity() << endl;
	cout << "size " << arr2.getSize() << endl;

	for (int i = 0; i < arr2.getSize(); i++)
		cout << arr2[i] << endl;

	MyArray<Person> arr3(3);

	for (int i = 0; i < arr3.getCapacity(); i++) {
		Person p("man"+ std::to_string(i), i);
		arr3.Push_Back(p);
	}
	 
	cout << "====================arr3<Person>=========================" << endl;
	cout << "capacity: " << arr3.getCapacity() << endl;
	cout << "size " << arr3.getSize() << endl;

	for (int i = 0; i < arr3.getSize(); i++)
		arr3[i].show();

}
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