Hello，C++（7）函数模板和类模板

逃离我推掉我的手 2021-12-18 15:07 354阅读 0赞

# 函数模板和类模板 #

## 1、介绍 ##

1）C++提供两种模板机制：**函数模板、类模板**

2）作用：使类型参数化，又称参数模板

使得程序（算法）可以从逻辑功能上抽象，将数据类型作为参数传递。

总结：

*  模板把函数或类要处理的数据类型参数化，表现为参数的多态性，称为类属。
 *  模板用于表达逻辑结构相同，但具体数据元素类型不同的数据对象的通用行为。

所谓函数模板，实际上是建立一个通用函数，其函数类型和形参类型不具体指定，用一个虚拟的类型来代表。这个通用函数就称为函数模板。

凡是函数体相同的函数都可以用这个模板来代替，不必定义多个函数，只需在模板中定义一次即可。

在调用函数时系统会根据实参的类型来取代模板中的虚拟类型，从而实现了不同函数的功能。

## 2、函数模板 ##

1）应用场景：函数的业务逻辑一样，但函数的参数类型不一样

函数模板的本质：类型参数化

2）语法

函数模板声明形式 ：
    
    template    < 类型形式参数表 >    
    类型形式参数的形式为：
                typename T1 ,  typename T2 , …… , typename Tn 
                    或    class T1 ,  class T2 , …… , class Tn  
    
    函数模板定义：

template    < 类型形式参数表 >
    类型 函数名 （形式参数表）{
         
    　　语句序列
    }

3）举例

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    //template 关键字告诉C++编译器 我要开始泛型了.你不要随便报错  
    //数据类型T 参数化数据类型
    template <typename T>
    void myswap(T &a, T &b)
    {
        T t;
        t = a;
        a = b;
        b = t;
    }
    
    void main()
    {
        //char a = 'c';
        
        int  x = 1;
        int     y = 2;
        myswap(x, y); //自动数据类型 推导的方式 （不常用，不太好用，看懂即可不推荐使用）
    
        float a = 2.0;
        float b = 3.0;
    
        myswap(a, b); //自动数据类型 推导的方式 
        myswap<float>(a, b); //显示类型调用 
    
        cout<<"hello..."<<endl;
        system("pause");
        return ;
    }

4）注意

每个模板函数前面都要加函数模板声明：template<class T>

模板函数的调用方式：

sortArray<char, int>(a, num); //显示类型调用 模板函数 <>

## 3、函数模板遇上函数重载 ##

**函数模板和普通函数在一起，调用规则：**

1 模板函数可以像普通函数一样被重载

2 C++编译器优先考虑普通函数

3 如果函数模板可以产生一个更好的匹配，那么选择模板

4 可以通过空模板实参列表的语法限定编译器只通过模板匹配

**函数模板和普通函数的本质区别结论：**

1、函数模板不允许自动类型转化

2、普通函数能够进行隐式的自动类型转换

举例：

#include "iostream"
    using namespace std;
    
    
    int Max(int a, int b)
    {
        cout<<"int Max(int a, int b)"<<endl;
        return a > b ? a : b;
    }
    
    template<typename T>
    T Max(T a, T b)
    {
        cout<<"T Max(T a, T b)"<<endl;
        return a > b ? a : b;
    }
    
    template<typename T>
    T Max(T a, T b, T c)
    {
        cout<<"T Max(T a, T b, T c)"<<endl;
        return Max(Max(a, b), c);
    }
    
    
    void main()
    {
        int a = 1;
        int b = 2;
    
        cout<<Max(a, b)<<endl; //当函数模板和普通函数都符合调用时,优先选择普通函数
        cout<<Max<>(a, b)<<endl; //若显示使用函数模板,则使用<> 类型列表
    
        cout<<Max(3.0, 4.0)<<endl; //如果 函数模板产生更好的匹配 使用函数模板
    
        cout<<Max(5.0, 6.0, 7.0)<<endl; //重载
    
        cout<<Max('a', 100)<<endl;  //调用普通函数 可以隐式类型转换 
        system("pause");
        return ;
    }

结论： 函数模板不提供隐式的数据类型转换，必须是严格的匹配，而普通函数可以隐式转换数据类型。

## 4、函数模板小结 ##

模板函数进行编译时，编译器会对函数模板进行**两次编译，**在声明的地方对模板代码本身进行编译；在调用的地方对参数替换后的代码进行编译。

编译器并不是把函数模板处理成能够处理任意类型的函数，编译器从函数模板通过具体类型产生不同的函数。

我们使用函数模板，根据具体类型的参数化，就能适用于不同类型的变量交换，达到了代码复用的效果。

下边来深入理解下函数模板：

\- 对于函数模板中使用的类型不同，编译器会产生不同的函数

\- 编译器会对函数模板进行两次编译

\- 第一次是对函数模板本身进行编译，包括语法检查等（生成函数体）

\- 第二次是对参数替换后的代码进行编译，这就相当于编译普通函数一样，进行类型规则检查等。（根据类型生成函数头）

需要注意的是

\- 函数模板是不允许隐式类型转换的，调用时类型必须严格匹配

## 5、类模板 ##

类模板与函数模板的定义和使用类似，当有两个或多个类，其功能是相同的，仅仅是数据类型不同，

如下面语句声明了一个类：

![1657240-20190514190505341-1880067413.png][]

*  类模板用于实现类所需数据的类型参数化
 *  类模板在表示如数组、表、图等数据结构显得特别重要，

这些数据结构的表示和算法不受所包含的元素类型的影响

举例：

//类的类型参数化 抽象的类
    //单个类模板
    template<typename T>
    class A 
    {
    public:
        A(T t)
        {
            this->t = t;
        }
    
        T &getT()
        {
            return t;
        }
    protected:
    public:
        T t;
    };
    void main()
    {
       //模板中如果使用了构造函数,则遵守以前的类的构造函数的调用规则
        A<int>  a(100); 
        a.getT();
        printAA(a);
        return ;
    }

## 6、继承中的类模板语法 ##

![1657240-20190514190829453-230593955.png][]

示例：

//结论: 子类从模板类继承的时候,需要让编译器知道 父类的数据类型具体是什么(数据类型的本质:固定大小内存块的别名)A<int> 
    //
    class B : public A<int>//（需要调用父类的构造函数，所以用参数列表来做）
    {
    public:
        B(int i) : A<int>(i)
        {
    
        }
        void printB()
        {
            cout<<"A:"<<t<<endl;
        }
    protected:
    private:
    };
    
    //模板与上继承
    //怎么样从基类继承  
    //若基类只有一个带参数的构造函数,子类是如何启动父类的构造函数
    void pintBB(B &b)
    {
        b.printB();
    }
    void printAA(A<int> &a)  //类模板做函数参数 
    { 
         //
        a.getT();
    }
    
    void main()
    {
        A<int>  a(100); //模板类中如果使用了构造函数,则遵守以前的类的构造函数的调用规则 
        a.getT();
        printAA(a);
    
        B b(10);
        b.printB();
    
    
        cout<<"hello..."<<endl;
        system("pause");
        return ;
    }

### 类模板有三种方式： ###

*  ### 类模板语法知识体系梳理  ###
 *  #### 所有的类模板函数写在类的内部 ####
 *  #### 所有的类模板函数写在类的外部，在一个cpp中 ####
    
     *  **这种方式下**：Main文件里**要包含****.cpp****需要把所有.h****和.cpp****文件放在同一个项目里，main****文件要进行两次编译。**

尽量用1、3方式。

**注意三个地方具体化：**  
1、参数具体化加<T>

2、返回值具体化加<T>

3、函数名 要不要加类的域名作用符

注意：声明友元函数的时候：friend ostream& operator<< **<T>** (ostream &out, Complex<T> &c3) ;

全局函数不要加类的域名作用符，例如operator<<是全局函数

友元函数本来就不是类里面的，是全局函数 不需要加域名作用符

**结论：**

**友元函数只用来进行****左移****友移操作符重载。**

**而且重载****<<****和****>>****操作符只能用友元函数，其他运算符重载都要用成员函数**

**不要滥用友元函数**

## 8、总结 ##

**归纳以上的介绍，可以这样声明和使用类模板：**

1) 先写出一个实际的类。由于其语义明确，含义清楚，一般不会出错。
    
    2) 将此类中准备改变的类型名(如int要改变为float或char)改用一个自己指定的虚拟类型名(如上例中的numtype)。
    
    3) 在类声明前面加入一行，格式为：
    
        template <class 虚拟类型参数>
    
    如：
    
        template <class numtype> //注意本行末尾无分号
    
        class Compare
    
        {…}; //类体
    
    4) 用类模板定义对象时用以下形式：
    
        类模板名<实际类型名> 对象名;
    
        类模板名<实际类型名> 对象名(实参表列);
    
    如：
    
        Compare<int> cmp;
    
        Compare<int> cmp(3,7);
    
    5) 如果在类模板外定义成员函数，应写成类模板形式：
    
       template <class 虚拟类型参数>
    
       函数类型 类模板名<虚拟类型参数>::成员函数名(函数形参表列) {…}

## **9、关于类模板的几点说明：** ##

1) 类模板的类型参数可以有一个或多个，每个类型前面都必须加class，如：

template <class T1,class T2>

class someclass

\{…\};

在定义对象时分别代入实际的类型名，如：

someclass<int,double> obj;

2) 和使用类一样，使用类模板时要注意其作用域，只能在其有效作用域内用它定义对象。

3) 类模板可继承

## 10、类模板中的static关键字 ##

*  从类模板实例化的每个模板类有自己的类模板数据成员，该模板类的所有对象共享一个static数据成员
 *  和非模板类的static数据成员一样，模板类的static数据成员也应该在文件范围定义和初始化
 *  每个模板类有自己的类模板的static数据成员副本

示例：

template<typename T>
    class TA
    {
    public:
        static T a;
    public:
        TA()
        {
    
        }
    };
    template<typename T>
    T TA<T>::a = 10;
    
    int main()
    {
        //说明static属于的是具体类型的类
        TA<int> Oa;
        Oa.a += 10;
        cout << Oa.a << endl;
        TA<int> Ob;
        cout << Ob.a << endl;
    
        TA<char> Ca;
        cout << (int)Ca.a << endl;
    
        return 0;
    }

结论：

static属于类模板实例化的模板类。实例化的模板类有多个,则static成员分别属于多个模板类。即模板类有自己的static成员,互不干扰。

转载于:https://www.cnblogs.com/juanjuanduang/p/10864059.html

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