模板小结

系统管理员 2021-09-14 03:24 295阅读 0赞

模板

前天看了primer有关类的继承的内容,并做了一些笔记，昨天和今天看了C++里面的泛型编程的模板，现在也来总结一下吧。

一、定义

**模板定义：模板就是实现代码重用机制的一种工具，它可以实现类型参数化，即把类型定义为参数， 从而实现了真正的代码可重用性。模版可以分为两类，一个是函数模版，另外一个是类模版。**

在C++中，模板是泛型编程的基础，模板是创建类或函数的蓝图或公式。模板定义为以关键字template开始，后接模板形参表，模板形参表用尖括号挺住的一个或多个模板形参的列表，形参之间以逗号分隔。模板形参表不能为空。例如：

Template <typename T> int fun(const T &v1, const T &v2);

1、模板形参。模板形参表示可以在类或函数的定义中使用的类型或值，模板形参可以是表示类型的类型形参，也可以是表示常量表达式的非类型形参，类型形参跟在关键字class或typename之后定义，class和typename没有区别；类型形参表示未知类型，非类型形参表示是一个未知值。

通过在成员名前面加上关键字typename作为前缀，可以告诉编程器将成员当作类型，例如typename test::size\_type,则size\_type是一种类型，而不是一个值。

在调用函数时非类型形参将用值代替，值的类型在模板形参表中指定。模板非类型形参是模板内部定义的常量值，对于模板的非类型形参而言，求值结果相同的表达式将认为是等价的。

2、模板实例化。使用函数模板时，编译器会推断哪个模板实参绑定到模板形参。一旦编译器确定了实际的模板实参，就称它实例化了函数模板的一个实例。只有在调用时，模板才会实例化。

3、使用模板形参名字的限制。模板形参的名字只能在同一模板形参表中使用一次。每个模板类型形参前面必须带上关键字class或typename，每个非类型形参前面必须带上类型名字。

二、实例化

1、实例化。模板在使用时将进行实例化，类模板在引用实际模板类类型进实例化，函数模板在调用它或用它对函数指针进行初始化或赋值时实例化。

2、类的实例化。类模板的形参是必需的，想有使用类模板，就必须显式 指定模板实参。用模板类定义的类型总是包含模板实参。例如：

test t;//error

test<int> t;//ok

test 不是类型，test<int>是类型

3、函数模板实例化。实例化是进行模板实参推断（从函数实参确定模板实参的类型和值的过程），多个类型形参必须完全匹配。也不会转换实参以匹配已有的实例，而是会产生新的实例，但有两种例外的情况，const转换和数组或函数到指针的转换。注意，当形参为引用时，数组不能转换为指针。

4、编译器使用指针的类型实例化具有适当模板实参的模板版本。形参的类型决定了T的模板实参的类型。

5、模板编译模型。模板编译模型包括：包含编译模型和分别编译模型两种，大多数编译器都支持包含编译模型，只有一些编译器支持分别编译模型。包含编译模型会产生多个实例，并在预链接阶段或链接阶段选择一个实例化而丢弃其他 。头文件中的类定义体不应该使用关键字export.

三、类模板成员

1、通常当使用类模板的名字的时候，必须指定模板形参。这一规则有个例外：在类本身的作用域内部，可以使用类模板的非限定名。例如，test是test<T>的缩写表示。而且编译器不会为类中使用的其他模板的模板形参进行推断，在声明类类型成员时，必须指定类型形参。

2、类模板成员函数。类模板的成员函数本身也是函数模板，与其他函数模板不同的是，在实例化类模板成员函数的时候，编译器不执行模板实参推断，相反，类模板成员函数的模板形参由调用该函数的对象的类型确定。类模板成员函数只有为程序所用才进行实例化，类模板的指针定义不会对类进行实例化，只有用到这样的指针时才会对类进行实例化。在类外定义时，要注明是函数模板，例如，template <class T> void test<T>::fun()\{\};

3、类模板中的友元关系。

\*普通友元，非模板类或非模板函数是类模板的友元，该友元可以访问模板类的任意实例的成员。即一对多的关系。

\*一般模板友元关系，模板类或模板函数是类模板的友元，该友元的任意实例实例可以访问模板类的任意实例的成员。即多对多的关系。

\*特定的模板友元关系，只授予特定实例的模板类或模板函数为类模板的友元，只有该友元的特定实例可以访问模板类的实例，即一对一的关系或一对多的关系，取决于该友元的模板形参是否与模板类的模板形参相同，相同则是一对一的关系，不同则是一对多的关系。

四、模板特例化

1、简单点来说，模板特例化就是为了让模板更“泛”，能够应用于更多的情况。

2、函数模板的特化；定义中一个或多个模板形参的实际类型或实际值是指定的

形式：

\*关键字template后面接一对空的尖括号<>;

\*再接模板名和一对尖括号，尖括号中指定这个特化定义的模板形参；

\*函数形参表

\*函数体