2026.1.21学习笔记

目录

算法题

算法题1:有序数组的平方(977)

双指针法

算法题2:长度最小的子数组|滑动窗口(209)

易错点

算法题3:螺旋矩阵(59)

C++学习

模板的概念

模板的概念

[1.2 函数模板](#1.2 函数模板)

[1.2.1 函数模板语法](#1.2.1 函数模板语法)

[1.2.2 函数模板注意事项](#1.2.2 函数模板注意事项)

[1.2.3 函数模板案例](#1.2.3 函数模板案例)

[1.2.4 普通函数与函数模板的区别](#1.2.4 普通函数与函数模板的区别)

[1.2.5 普通函数与函数模板的调用规则](#1.2.5 普通函数与函数模板的调用规则)

[1.2.6 模板的局限性](#1.2.6 模板的局限性)

[1.3 类模板](#1.3 类模板)

[1.3.1 类模板语法](#1.3.1 类模板语法)

[1.3.2 类模板与函数模板区别](#1.3.2 类模板与函数模板区别)

[1.3.3 类模板中成员函数创建时机](#1.3.3 类模板中成员函数创建时机)

[1.3.4 类模板对象做函数参数](#1.3.4 类模板对象做函数参数)

[1.3.5 类模板与继承](#1.3.5 类模板与继承)

[1.3.6 类模板成员函数类外实现](#1.3.6 类模板成员函数类外实现)


由于c++篇幅过长,所以先将算法题放在前面,c++学习笔记放到后面

算法题

今日共学习了3道算法题,分别是有序数组的平方(977) 长度最小的子数组|滑动窗口(209) 螺旋矩阵(59)

算法题1:有序数组的平方(977)

该题链接:977. 有序数组的平方 - 力扣(LeetCode)

参考哔站视频:代码随想录:https://www.bilibili.com/video/BV1QB4y1D7ep?t=566.6

参考网站:977.有序数组的平方 | 代码随想录

该题是一道经典的双指针题目,题目如下

给你一个按 非递减顺序 排序的整数数组 nums,返回 每个数字的平方 组成的新数组,要求也按 非递减顺序 排序。

示例 1:

  • 输入:nums = [-4,-1,0,3,10]
  • 输出:[0,1,9,16,100]
  • 解释:平方后,数组变为 [16,1,0,9,100],排序后,数组变为 [0,1,9,16,100]

示例 2:

  • 输入:nums = [-7,-3,2,3,11]
  • 输出:[4,9,9,49,121]

对于上述题,不难想出暴力排序,最直观的想法如下:每个数平方之后,排个序,代码如下:

复制代码
class Solution {
public:
    vector<int> sortedSquares(vector<int>& A) {
        for (int i = 0; i < A.size(); i++) {
            A[i] *= A[i];
        }
        sort(A.begin(), A.end()); // 快速排序
        return A;
    }
};

这个时间复杂度是 O(n + nlogn), 可以说是O(nlogn)的时间复杂度,但为了和下面双指针法算法时间复杂度有鲜明对比,我记为 O(n + nlog n)。

双指针法

数组其实是有序的, 只不过负数平方之后可能成为最大数了。

那么数组平方的最大值就在数组的两端,不是最左边就是最右边,不可能是中间(即使存在有负数的情况)。

此时可以考虑双指针法了,i指向起始位置,j指向终止位置。

定义一个新数组result,和A数组一样的大小,让k指向result数组终止位置。

如果A[i] * A[i] < A[j] * A[j] 那么result[k--] = A[j] * A[j];

如果A[i] * A[i] >= A[j] * A[j] 那么result[k--] = A[i] * A[i];

如动画所示:

不难写出如下代码:

复制代码
class Solution {
public:
    vector<int> sortedSquares(vector<int>& A) {
        int k = A.size() - 1;
        vector<int> result(A.size(), 0);
        for (int i = 0, j = A.size() - 1; i <= j;) { // 注意这里要i <= j,因为最后要处理两个元素
            if (A[i] * A[i] < A[j] * A[j])  {
                result[k--] = A[j] * A[j];
                j--;
            }
            else {
                result[k--] = A[i] * A[i];
                i++;
            }
        }
        return result;
    }
};

此时的时间复杂度为O(n),相对于暴力排序的解法O(n + nlog n)还是提升不少的。

算法题2:长度最小的子数组|滑动窗口(209)

该题链接:209. 长度最小的子数组 - 力扣(LeetCode)

参考哔站视频:代码随想录:https://www.bilibili.com/video/BV1tZ4y1q7XE?t=759.0

参考网站:209.长度最小的子数组 | 代码随想录

题目如下:

给定一个含有 n 个正整数的数组和一个正整数 s ,找出该数组中满足其和 ≥ s 的长度最小的 连续 子数组,并返回其长度。如果不存在符合条件的子数组,返回 0。

示例:

  • 输入:s = 7, nums = [2,3,1,2,4,3]
  • 输出:2
  • 解释:子数组 [4,3] 是该条件下的长度最小的子数组。

提示:

  • 1 <= target <= 10^9
  • 1 <= nums.length <= 10^5
  • 1 <= nums[i] <= 10^5

本题是一道经典的滑动窗口题目,当然这道题目暴力解法当然是 两个for循环,然后不断的寻找符合条件的子序列,时间复杂度很明显是O(n^2)。

代码如下:

复制代码
class Solution {
public:
    int minSubArrayLen(int s, vector<int>& nums) {
        int result = INT32_MAX; // 最终的结果
        int sum = 0; // 子序列的数值之和
        int subLength = 0; // 子序列的长度
        for (int i = 0; i < nums.size(); i++) { // 设置子序列起点为i
            sum = 0;
            for (int j = i; j < nums.size(); j++) { // 设置子序列终止位置为j
                sum += nums[j];
                if (sum >= s) { // 一旦发现子序列和超过了s,更新result
                    subLength = j - i + 1; // 取子序列的长度
                    result = result < subLength ? result : subLength;
                    break; // 因为我们是找符合条件最短的子序列,所以一旦符合条件就break
                }
            }
        }
        // 如果result没有被赋值的话,就返回0,说明没有符合条件的子序列
        return result == INT32_MAX ? 0 : result;
    }
};
  • 时间复杂度:O(n^2)
  • 空间复杂度:O(1)

但是复杂度为O(n^2)在所有算法中都算是最坏的一种,所以我们需要考虑如何优化他

接下来就开始介绍数组操作中另一个重要的方法:滑动窗口

所谓滑动窗口,就是不断的调节子序列的起始位置和终止位置,从而得出我们想要的结果

在暴力解法中,是一个for循环滑动窗口的起始位置,一个for循环为滑动窗口的终止位置,用两个for循环 完成了一个不断搜索区间的过程。

那么滑动窗口如何用一个for循环来完成这个操作呢。

首先要思考 如果用一个for循环,那么应该表示 滑动窗口的起始位置,还是终止位置。

如果只用一个for循环来表示 滑动窗口的起始位置,那么如何遍历剩下的终止位置?

此时难免再次陷入 暴力解法的怪圈。

所以 只用一个for循环,那么这个循环的索引,一定是表示 滑动窗口的终止位置。

那么问题来了, 滑动窗口的起始位置如何移动呢?

这里还是以题目中的示例来举例,s=7, 数组是 2,3,1,2,4,3,来看一下查找的过程:

最后找到 4,3 是最短距离。

其实从动画中可以发现滑动窗口也可以理解为双指针法的一种!只不过这种解法更像是一个窗口的移动,所以叫做滑动窗口更适合一些。

在本题中实现滑动窗口,主要确定如下三点:

  • 窗口内是什么?
  • 如何移动窗口的起始位置?
  • 如何移动窗口的结束位置?

窗口就是 满足其和 ≥ s 的长度最小的 连续 子数组。

窗口的起始位置如何移动:如果当前窗口的值大于等于s了,窗口就要向前移动了(也就是该缩小了)。

窗口的结束位置如何移动:窗口的结束位置就是遍历数组的指针,也就是for循环里的索引。

解题的关键在于 窗口的起始位置如何移动,如图所示:

可以发现滑动窗口的精妙之处在于根据当前子序列和大小的情况,不断调节子序列的起始位置。从而将O(n^2)暴力解法降为O(n)。

C++代码如下:

复制代码
class Solution {
public:
    int minSubArrayLen(int s, vector<int>& nums) {
        int result = INT32_MAX;
        int sum = 0; // 滑动窗口数值之和
        int i = 0; // 滑动窗口起始位置
        int subLength = 0; // 滑动窗口的长度
        for (int j = 0; j < nums.size(); j++) {
            sum += nums[j];
            // 注意这里使用while,每次更新 i(起始位置),并不断比较子序列是否符合条件
            while (sum >= s) {
                subLength = (j - i + 1); // 取子序列的长度
                result = result < subLength ? result : subLength;
                sum -= nums[i++]; // 这里体现出滑动窗口的精髓之处,不断变更i(子序列的起始位置)
            }
        }
        // 如果result没有被赋值的话,就返回0,说明没有符合条件的子序列
        return result == INT32_MAX ? 0 : result;
    }
};

笔者代码如下:

复制代码
class Solution {
public:
    int minSubArrayLen(int target, vector<int>& nums) {
        int i = 0;
        int result = INT_MAX;
        int sum = 0;
        for(int j=0;j<nums.size();j++){
            sum += nums[j];
            while(sum >= target){
                int subl = j-i+1;
                result = min(result, subl);
                sum = sum - nums[i];
                i++;
            }
        }
        return result == INT_MAX ? 0 : result;

    }
};
  • 时间复杂度:O(n)
  • 空间复杂度:O(1)

易错点

1.对于初学者来说,开始要令result为最大值,很容易想到 #define max 0xFFFFFFF方法,但是,需要考虑到的是我们比较的是int数据,最大值只能到2^31,所以很难去比较这些大小导致出错,所以我们要使用c++中定义的最大的值,即int result = INT_MAX;此时就能轻松定义result为最大值了

2.还有一点就是最后的返回值,刚开始笔者仅return result,但是第三个测评是无法通过的,报错如下

此时就需要使用三目运算符来完成对边界条件的判断

处理边界返回值 :遍历结束后,判断result是否仍为INT_MAX(即未找到满足条件的子数组),若是则返回 0,否则返回计算出的最小长度,符合题目要求。

算法题3:螺旋矩阵(59)

该题链接:59. 螺旋矩阵 II - 力扣(LeetCode)

参考哔站视频:代码随想录:https://www.bilibili.com/video/BV1SL4y1N7mV?t=998.9

参考网站:59.螺旋矩阵II | 代码随想录

题目如下

给定一个正整数 n,生成一个包含 1 到 n^2 所有元素,且元素按顺时针顺序螺旋排列的正方形矩阵。

示例:

输入: 3 输出: [ [ 1, 2, 3 ], [ 8, 9, 4 ], [ 7, 6, 5 ] ]

说实话,题目越短,题目越难,这句话真不是空穴来风,第一眼看到的时候笔者确实难以下手,但这道题目可以说在面试中出现频率较高的题目,本题并不涉及到什么算法,就是模拟过程,但却十分考察对代码的掌控能力。

要如何画出这个螺旋排列的正方形矩阵呢?

相信很多同学刚开始做这种题目的时候,上来就是一波判断猛如虎。

结果运行的时候各种问题,然后开始各种修修补补,最后发现改了这里那里有问题,改了那里这里又跑不起来了。

大家还记得我们在这篇文章数组:每次遇到二分法,都是一看就会,一写就废 (opens new window)中讲解了二分法,提到如果要写出正确的二分法一定要坚持循环不变量原则

注意,此处参考的二分法,我们需要使用的区间应该为左开右闭区间,参考下图我们不妨假设一下,如果我们采用左闭右闭区间的话,那么我们在1->2遍历时候则会将1,2俩个端点遍历进去,那么在2->3时我们就只能包含3,同样的3->4只能包含4,4->1时候甚至俩边端点都不能包括,那么依照这种方法来进行遍历的话,很容易迷失在for循环中的判断条件中,所以我们应采用左闭右开区间来遍历,每次仅包含第一个端点

而求解本题依然是要坚持循环不变量原则。

模拟顺时针画矩阵的过程:

  • 填充上行从左到右
  • 填充右列从上到下
  • 填充下行从右到左
  • 填充左列从下到上

由外向内一圈一圈这么画下去。

可以发现这里的边界条件非常多,在一个循环中,如此多的边界条件,如果不按照固定规则来遍历,那就是一进循环深似海,从此offer是路人

这里一圈下来,我们要画每四条边,这四条边怎么画,每画一条边都要坚持一致的左闭右开,或者左开右闭的原则,这样这一圈才能按照统一的规则画下来。

那么我按照左闭右开的原则,来画一圈,大家看一下:

这里每一种颜色,代表一条边,我们遍历的长度,可以看出每一个拐角处的处理规则,拐角处让给新的一条边来继续画。

这也是坚持了每条边左闭右开的原则。

一些同学做这道题目之所以一直写不好,代码越写越乱。

就是因为在画每一条边的时候,一会左开右闭,一会左闭右闭,一会又来左闭右开,岂能不乱。

代码如下,已经详细注释了每一步的目的,可以看出while循环里判断的情况是很多的,代码里处理的原则也是统一的左闭右开。

整体C++代码如下:

复制代码
class Solution {
public:
    vector<vector<int>> generateMatrix(int n) {
        vector<vector<int>> res(n, vector<int>(n, 0)); // 使用vector定义一个二维数组
        int startx = 0, starty = 0; // 定义每循环一个圈的起始位置
        int loop = n / 2; // 每个圈循环几次,例如n为奇数3,那么loop = 1 只是循环一圈,矩阵中间的值需要单独处理
        int mid = n / 2; // 矩阵中间的位置,例如:n为3, 中间的位置就是(1,1),n为5,中间位置为(2, 2)
        int count = 1; // 用来给矩阵中每一个空格赋值
        int offset = 1; // 需要控制每一条边遍历的长度,每次循环右边界收缩一位
        int i,j;
        while (loop --) {
            i = startx;
            j = starty;

            // 下面开始的四个for就是模拟转了一圈
            // 模拟填充上行从左到右(左闭右开)
            for (j; j < n - offset; j++) {
                res[i][j] = count++;
            }
            // 模拟填充右列从上到下(左闭右开)
            for (i; i < n - offset; i++) {
                res[i][j] = count++;
            }
            // 模拟填充下行从右到左(左闭右开)
            for (; j > starty; j--) {
                res[i][j] = count++;
            }
            // 模拟填充左列从下到上(左闭右开)
            for (; i > startx; i--) {
                res[i][j] = count++;
            }

            // 第二圈开始的时候,起始位置要各自加1, 例如:第一圈起始位置是(0, 0),第二圈起始位置是(1, 1)
            startx++;
            starty++;

            // offset 控制每一圈里每一条边遍历的长度
            offset += 1;
        }

        // 如果n为奇数的话,需要单独给矩阵最中间的位置赋值
        if (n % 2) {
            res[mid][mid] = count;
        }
        return res;
    }
};

对于上述代码,有几个很难理解的点,笔者见识浅薄,仅能按照我鄙陋的知识进行解释一下,如果不对请批评指正

1.为何while循环中是n/2,而不是其他,因为当他遍历完一圈后,第一行和最后一行以及第一列和最后一列都已经遍历完,相当于遍历一次,会去掉俩行俩列,那么我们每次遍历都会去掉俩行俩列,若行数为4,那么仅遍历2次即可遍历完成,当然,如果行数为奇数,如3,那么遍历完成后只会剩中间那一数,此时我们只需要使用nums[mid][mid] = count;即可

2.该题中我们需要使用startx和starty来定义每循环一个圈的起始位置,同时需要设置一个offset来控制每一条边遍历的长度,每次循环右边界收缩一位,同时循环完一圈,则需要startx++,starty++,offset++

  • 时间复杂度 O(n^2): 模拟遍历二维矩阵的时间
  • 空间复杂度 O(1)

C++学习

前言

配套视频:https://www.bilibili.com/video/BV1et411b73Z

只是为方便学习,不做其他用途,在此发布C++基础入门部分配套讲义,原作者为黑马程序

参考文档:《黑马》------C++提高编程_c++ 提高黑马-CSDN博客

今日学习了模板

其中模板分为模板的概念 函数模板和类模板

学习初期,笔者暂且将函数提出,目录结构如下

其中func.h中代码如下

复制代码
// func.h
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

// 普通函数声明(实现放在func.cpp)
void swapInt(int& a, int& b);
void swapDouble(double& a, double& b);
void test00();

// 模板函数:声明+实现都放在头文件
template<typename T>
void mySwap(T& a, T& b) {
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

// 排序模板(修复mySwap传参错误)
template<typename T>
void mySort(T arr[], int len) {
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        int max = i; // 认定当前最大元素的下标
        for (int j = i + 1; j < len; j++)
        {
            // 找到真正的最大值下标(从大到小排序)
            if (arr[max] < arr[j]) {
                max = j;
            }
        }
        if (max != i)
        {
            // 关键修复:交换数组元素(而非下标)
            mySwap(arr[max], arr[i]);
        }
    }
}

// 打印数组模板
template<typename T>
void printArray(T arr[], int len) {
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        cout << arr[i] << " ";
    }
    cout << endl;
}

func,cpp代码如下

复制代码
// func.cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include "func.h" // 包含头文件

// 普通函数实现
void swapInt(int& a, int& b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

void swapDouble(double& a, double& b) {
    double temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

void test00() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    mySwap<int>(a, b); // 调用模板函数
    cout << "a=" << a << endl;
    cout << "b=" << b << endl;

    double c = 1.1;
    double d = 1.2;
    swapDouble(c, d); // 调用普通函数
    cout << "c=" << c << endl;
    cout << "d=" << d << endl;
}

需要注意的是普通函数和模板函数的区别,普通函数可以在func.cpp中定义后直接在func,h中声明即可,但是模板函数需要再func.h中定义否则会报错(个人认为是参数无法正确传递)

还有test.cpp就是后续所有代码总和,由于后续测试函数过于多,所以笔者偷懒直接写在了一个cpp中

代码过于冗余,所以笔者大部分都是直接引用黑马文档中内容,其中部分笔者出现问题了的会再注释说明

模板的概念

模板这个名词想来大家都不陌生,比如拍照模板,ppt模板

模板的概念

模板就是建立通用的模具 ,大大提高复用性

模板的特点:

  • 模板不可以直接使用,它只是一个框架
  • 模板的通用并不是万能的
1.2 函数模板
  • C++另一种编程思想称为 泛型编程 ,主要利用的技术就是模板

  • C++提供两种模板机制:函数模板类模板

1.2.1 函数模板语法

函数模板作用:

建立一个通用函数,其函数返回值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。

语法:

复制代码
template<typename T>
函数声明或定义

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

示例:

复制代码
//交换整型函数
void swapInt(int& a, int& b) {
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

//交换浮点型函数
void swapDouble(double& a, double& b) {
	double temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

//利用模板提供通用的交换函数
template<typename T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	
	//swapInt(a, b);

	//利用模板实现交换
	//1、自动类型推导
	mySwap(a, b);

	//2、显示指定类型
	mySwap<int>(a, b);

	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结:

  • 函数模板利用关键字 template
  • 使用函数模板有两种方式:自动类型推导、显示指定类型
  • 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

示例:

复制代码
//利用模板提供通用的交换函数
template<class T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}


// 1、自动类型推导,必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	char c = 'c';

	mySwap(a, b); // 正确,可以推导出一致的T
	//mySwap(a, c); // 错误,推导不出一致的T类型
}


// 2、模板必须要确定出T的数据类型,才可以使用
template<class T>
void func()
{
	cout << "func 调用" << endl;
}

void test02()
{
	//func(); //错误,模板不能独立使用,必须确定出T的类型
	func<int>(); //利用显示指定类型的方式,给T一个类型,才可以使用该模板
}

int main() {

	test01();
	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

注意:

总结:

  • 使用模板时必须确定出通用数据类型T,并且能够推导出一致的类型
1.2.3 函数模板案例

案例描述:

  • 利用函数模板封装一个排序的函数,可以对不同数据类型数组进行排序
  • 排序规则从大到小,排序算法为选择排序
  • 分别利用char数组int数组进行测试

示例:

复制代码
//交换的函数模板
template<typename T>
void mySwap(T &a, T&b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}


template<class T> // 也可以替换成typename
//利用选择排序,进行对数组从大到小的排序
void mySort(T arr[], int len)
{
	for (int i = 0; i < len; i++)
	{
		int max = i; //最大数的下标
		for (int j = i + 1; j < len; j++)
		{
			if (arr[max] < arr[j])
			{
				max = j;
			}
		}
		if (max != i) //如果最大数的下标不是i,交换两者
		{
			mySwap(arr[max], arr[i]);
		}
	}
}
template<typename T>
void printArray(T arr[], int len) {

	for (int i = 0; i < len; i++) {
		cout << arr[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}
void test01()
{
	//测试char数组
	char charArr[] = "bdcfeagh";
	int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);
	mySort(charArr, num);
	printArray(charArr, num);
}

void test02()
{
	//测试int数组
	int intArr[] = { 7, 5, 8, 1, 3, 9, 2, 4, 6 };
	int num = sizeof(intArr) / sizeof(int);
	mySort(intArr, num);
	printArray(intArr, num);
}

int main() {

	test01();
	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结:模板可以提高代码复用,需要熟练掌握

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

示例:

复制代码
//普通函数
int myAdd01(int a, int b)
{
	return a + b;
}

//函数模板
template<class T>
T myAdd02(T a, T b)  
{
	return a + b;
}

//使用函数模板时,如果用自动类型推导,不会发生自动类型转换,即隐式类型转换
void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	char c = 'c';
	
	cout << myAdd01(a, c) << endl; //正确,将char类型的'c'隐式转换为int类型  'c' 对应 ASCII码 99

	//myAdd02(a, c); // 报错,使用自动类型推导时,不会发生隐式类型转换

	myAdd02<int>(a, c); //正确,如果用显示指定类型,可以发生隐式类型转换
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结:建议使用显示指定类型的方式,调用函数模板,因为可以自己确定通用类型T

1.2.5 普通函数与函数模板的调用规则

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

示例:

复制代码
//普通函数与函数模板调用规则
void myPrint(int a, int b)
{
	cout << "调用的普通函数" << endl;
}

template<typename T>
void myPrint(T a, T b) 
{ 
	cout << "调用的模板" << endl;
}

template<typename T>
void myPrint(T a, T b, T c) 
{ 
	cout << "调用重载的模板" << endl; 
}

void test01()
{
	//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
	// 注意 如果告诉编译器  普通函数是有的,但只是声明没有实现,或者不在当前文件内实现,就会报错找不到
	int a = 10;
	int b = 20;
	myPrint(a, b); //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
	myPrint<>(a, b); //调用函数模板

	//3、函数模板也可以发生重载
	int c = 30;
	myPrint(a, b, c); //调用重载的函数模板

	//4、 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
	char c1 = 'a';
	char c2 = 'b';
	myPrint(c1, c2); //调用函数模板
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

注意

总结:既然提供了函数模板,最好就不要提供普通函数,否则容易出现二义性

1.2.6 模板的局限性

局限性:

  • 模板的通用性并不是万能的

例如:

复制代码
	template<class T>
	void f(T a, T b)
	{ 
    	a = b;
    }

在上述代码中提供的赋值操作,如果传入的a和b是一个数组,就无法实现了

再例如:

复制代码
	template<class T>
	void f(T a, T b)
	{ 
    	if(a > b) { ... }
    }

在上述代码中,如果T的数据类型传入的是像Person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

示例:

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

#include <string>

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

//普通函数模板
template<class T>
bool myCompare(T& a, T& b)
{
	if (a == b)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}


//具体化,显示具体化的原型和定意思以template<>开头,并通过名称来指出类型
//具体化优先于常规模板
template<> bool myCompare(Person &p1, Person &p2)
{
	if ( p1.m_Name  == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}

void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	//内置数据类型可以直接使用通用的函数模板
	bool ret = myCompare(a, b);
	if (ret)
	{
		cout << "a == b " << endl;
	}
	else
	{
		cout << "a != b " << endl;
	}
}

void test02()
{
	Person p1("Tom", 10);
	Person p2("Tom", 10);
	//自定义数据类型,不会调用普通的函数模板
	//可以创建具体化的Person数据类型的模板,用于特殊处理这个类型
	bool ret = myCompare(p1, p2);
	if (ret)
	{
		cout << "p1 == p2 " << endl;
	}
	else
	{
		cout << "p1 != p2 " << endl;
	}
}

int main() {

	test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结:

  • 利用具体化的模板,可以解决自定义类型的通用化
  • 学习模板并不是为了写模板,而是在STL能够运用系统提供的模板
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。

语法:

复制代码
template<typename T>
类

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

示例:

复制代码
#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType> 
class Person
{
public:
	Person(NameType name, AgeType age)
	{
		this->mName = name;
		this->mAge = age;
	}
	void showPerson()
	{
		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
	}
public:
	NameType mName;
	AgeType mAge;
};

void test01()
{
	// 指定NameType 为string类型,AgeType 为 int类型
	Person<string, int>P1("孙悟空", 999);
	P1.showPerson();
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结:类模板和函数模板语法相似,在声明模板template后面加类,此类称为类模板

1.3.2 类模板与函数模板区别

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

示例:

复制代码
#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int> 
class Person
{
public:
	Person(NameType name, AgeType age)
	{
		this->mName = name;
		this->mAge = age;
	}
	void showPerson()
	{
		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
	}
public:
	NameType mName;
	AgeType mAge;
};

//1、类模板没有自动类型推导的使用方式
void test01()
{
	// Person p("孙悟空", 1000); // 错误 类模板使用时候,不可以用自动类型推导
	Person <string ,int>p("孙悟空", 1000); //必须使用显示指定类型的方式,使用类模板
	p.showPerson();
}

//2、类模板在模板参数列表中可以有默认参数
void test02()
{
	Person <string> p("猪八戒", 999); //类模板中的模板参数列表 可以指定默认参数
	p.showPerson();
}

int main() {

	test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结:

  • 类模板使用只能用显示指定类型方式
  • 类模板中的模板参数列表可以有默认参数
1.3.3 类模板中成员函数创建时机

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

示例:

复制代码
class Person1
{
public:
	void showPerson1()
	{
		cout << "Person1 show" << endl;
	}
};

class Person2
{
public:
	void showPerson2()
	{
		cout << "Person2 show" << endl;
	}
};

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

	//类模板中的成员函数,并不是一开始就创建的,而是在模板调用时再生成

	void fun1() { obj.showPerson1(); }
	void fun2() { obj.showPerson2(); }

};

void test01()
{
	MyClass<Person1> m;
	
	m.fun1();

	//m.fun2();//编译会出错,说明函数调用才会去创建成员函数
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结:类模板中的成员函数并不是一开始就创建的,在调用时才去创建

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

示例:

复制代码
#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int> 
class Person
{
public:
	Person(NameType name, AgeType age)
	{
		this->mName = name;
		this->mAge = age;
	}
	void showPerson()
	{
		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
	}
public:
	NameType mName;
	AgeType mAge;
};

//1、指定传入的类型
void printPerson1(Person<string, int> &p) 
{
	p.showPerson();
}
void test01()
{
	Person <string, int >p("孙悟空", 100);
	printPerson1(p);
}

//2、参数模板化
template <class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>&p)
{
	p.showPerson();
	cout << "T1的类型为: " << typeid(T1).name() << endl;
	cout << "T2的类型为: " << typeid(T2).name() << endl;
}
void test02()
{
	Person <string, int >p("猪八戒", 90);
	printPerson2(p);
}

//3、整个类模板化
template<class T>
void printPerson3(T & p)
{
	cout << "T的类型为: " << typeid(T).name() << endl;
	p.showPerson();

}
void test03()
{
	Person <string, int >p("唐僧", 30);
	printPerson3(p);
}

int main() {

	test01();
	test02();
	test03();

	system("pause");

	return 0;
}

总结:

  • 通过类模板创建的对象,可以有三种方式向函数中进行传参
  • 使用比较广泛是第一种:指定传入的类型
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,编译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

示例:

复制代码
template<class T>
class Base
{
	T m;
};

//class Son:public Base  //错误,c++编译需要给子类分配内存,必须知道父类中T的类型才可以向下继承
class Son :public Base<int> //必须指定一个类型
{
};
void test01()
{
	Son c;
}

//类模板继承类模板 ,可以用T2指定父类中的T类型
template<class T1, class T2>
class Son2 :public Base<T2>
{
public:
	Son2()
	{
		cout << typeid(T1).name() << endl;
		cout << typeid(T2).name() << endl;
	}
};

void test02()
{
	Son2<int, char> child1;
}


int main() {

	test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结:如果父类是类模板,子类需要指定出父类中T的数据类型

1.3.6 类模板成员函数类外实现

学习目标:能够掌握类模板中的成员函数类外实现

示例:

复制代码
#include <string>

//类模板中成员函数类外实现
template<class T1, class T2>
class Person {
public:
	//成员函数类内声明
	Person(T1 name, T2 age);
	void showPerson();

public:
	T1 m_Name;
	T2 m_Age;
};

//构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) {
	this->m_Name = name;
	this->m_Age = age;
}

//成员函数 类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() {
	cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
}

void test01()
{
	Person<string, int> p("Tom", 20);
	p.showPerson();
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结:类模板中成员函数类外实现时,需要加上模板参数列表

此处由于笔者犯了重复定义class Person的问题,导致一直出现报错,此时将所有示例代码写在一个文档的缺点就体现出来了,一定要注意注释掉之前的class,否则会很难看出错误在哪,笔者也是在这心态受挫,导致后续没有看完,剩余内容只能明日再更新了,如果想提前看文档,可以去笔者第二部分开头的链接中找到

++相信看到这的你也很努力,望与诸君共勉!!!++

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