C++ 5:模板初阶

泛型模板

在c++前面我们学了函数重载,可以重载多个不同数据类型的模板,但真的方便吗

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

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

2.1****函数模板概念

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。

函数模板的格式

template<typename T1, typename T2,......,typename Tn>
返回值类型 函数名**(参数列表){}**
template<typename T> // 此处的typename也可改为class
void Swap( T& left, T& right)
{
T temp = left;
left = right;
right = temp;
}

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

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, a2); Add(d1, d2);
     return 0;
//让编译器自己推导出是int 或者double等数据类型
}

显示实例化

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

#include <iostream>
using namespace std;
//函数模板
template<typename T1 ,typename T2>
void Swap( T1& s1,  T2& s2)
{
	T1 temp = s1;
	s1 = s2;
	s2 = temp;
}
template<class T>
T add(const T& s1, const T& s2)
{
	return s1 + s2;
}
int add(const int& s1, const int& s2)
{
	return s1 + s2;
}
int main()
{
	int a = 2;
	int  b = 3;
	double c = 1.1;
	double d = 2.2;
	Swap(a, c);
	add(a,(int) c);
	add<int>(a, c);//两个不同类型,且模板参数数据类型只有一种,要么进行实例化,要么手动强转
	cout << a << " " << c << endl;
	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

类模板

类模板的定义格式

cpp 复制代码

//类模板
#include <iostream>
using namespace std;
template<typename T>
class Stack
{
public:
	Stack(int n = 4)
		:_array(new T[n])
		,_size(0)
		,_capacity(n)
		{}
	//初始化列表应该直接跟在后面,不能用括号括起来
	~Stack()
	{
		delete []_array;
		_array = nullptr;
		_size = _capacity = 0;
	}
	void push(const T& data);
	//如果函数的声明与定义分开呢
	/*{
		if (_size == _capacity)
		{
			T* temp = new T[_capacity * 2];
			memcpy(temp, _array, sizeof(T)*_capacity);
			delete []_array;
			_array = temp;
			_capacity = 2 * _capacity;
		}
		_array[_size++] = data;
	}*/
private:
	T* _array;
	int _size;
	int _capacity;
};
//声明与定义分开
template<class T>
void Stack<T>:: push(const T& data)
{
	if (_size == _capacity)
	{
		T* temp = new T[_capacity * 2];
		memcpy(temp, _array, sizeof(T) * _capacity);
		delete[]_array;
		_array = temp;
		_capacity = 2 * _capacity;
	}
	_array[_size++] = data;
}
int main()
{	
	//类模板都是显示实例化
	//实例化结果才是真正的类
	Stack<int> st1;
	st1.push(1);
	st1.push(2);
	st1.push(3);
	
	Stack<float> st2;
	st2.push(1.1);
	st2.push(1.2);
	st2.push(1.3);
	/*delete st1;
	delete st2;*/
	//在Stack的析构函数中已经析构释放了Stack的构造
	Stack<double>* st = new Stack<double>;
	//两边类型必须一样,在Stack这个类中,析构函数析构了Stack的构造,但st存着_array _size,所以还要释放,将这些去掉
	delete st;
	return 0;
}

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。

即如上面代码中的 <int><float><double>一样