C++ 模板

冷不防 2024-03-25 12:45 78阅读 0赞

**C++入门系列文章：**

[C++、STL常用容器][C_STL]  
[C++、STL – 函数对象、常用算法][C_STL _]

**前言：**

> 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

#### 函数模板: ####

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：

template<typename T> //声明一个模板，告诉编译器后面代码中紧跟的T不要报错，T是一个通用数据类型

解释:

*  template ：声明创建模板
 *  typename ：表面其后面的符号是—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

//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;
    	
    	//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，建议使用此方式
    	mySwap<int>(a, b);
    	
    	cout << "a = " << a << endl;
    	cout << "b = " << b << endl;
    
    }
    
    int main() {
        
    	test01();
    	system("pause");
    	return 0;
    }

> 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。

/ /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<int>();//不管T用到没用到，都要先确定
    }

普通函数与函数模板调用规则

1.  如果函数模板和普通函数都可以调用，优先调用普通函数;
2.  可以通过空模板参数列表强制调用函数模板；
3.  函数模板可以发生函数重载；
4.  如果函数模板可以产生更好的匹配，优先调用函数模板。

> 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

#### 类模板 ####

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:

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

//类模板
    template<class NameType,class AgeType>
    class Person
    {
        
    public:
    	Person (NameType name,AgeType age){
        
    		this->m_Name = name ;
    		this->m_Age = age;
    	}
    	NameType m_Name;
    	AgeType m_Age;
    };
    
    void test01()
    {
        
    	//Person p("孙悟空", 999l); 错误，无法用自动类型推导
    	Person<string, int> p1("孙悟空", 999l); //正确，只能用显示指定类型
    }

> 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

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**

template<class NameType, class AgeType = int> //默认参数
    
    Person<string> p ("猪八戒", 999);//有默认参数，就可以不用显示指定

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**

##### 类模板对象做函数参数 #####

类模板实例化出的对象，向函数传参的方式，—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（广泛使用）
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

##### 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

//类模板与继承
    template<class T>
    class Base
    {
        
    	T m;
    };
    //class Son :public Base //错误，必须要知道父类中的T类型，才能继承给子类
    class Son : public Base<int>
    {
        
    
    };
    
    //如果想灵活指定父类中T类型，子类也需要变类模板
    template<class T1, class T2>
    class Son2 : public Base<T2>{
        
    	T1 obj;
    };
    
    void test02()
    {
        
    	Son2<int,char> S2;//指定 T1 = int ,T2 = char
    }

##### 类模板成员函数类外实现 #####

> 类模板中成员函数类外实现时，需要加上模板参数列表

#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;
    }

##### 类模板分文件编写 #####

**问题:**

*  类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到

**解决:**

*  解决方式1:直接包含.cpp源文件；(很少这样做！)
 *  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。（主流、常用）

##### 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**

> 建议全局函数做类内实现，用法简单，而且编译器可以直接识别

//提前让编译器知道Person类存在
    template<class T1，class T2>
    class Person;
    
    //全局函数类外实现
    template<class T1, class T2>
    friend void printPerson2(Person<T1, T2> p)
    {
        
    	cout<<"类外实现： 姓名:" << p.m_Name << "年龄:" << p.m_Age << endl;
    }
    
    template<class T1, class T2>
    class Person
    {
        
    	//全局函数类内实现
    	friend void printPerson(Person<T1, T2> p)
    	{
        
    		cout<<"姓名:" << p.m_Name << "年龄:" << p.m_Age << endl;
    	} 
    	
    	//全局函数类外实现
    	//加空模板的参数列表
    	//如果全局函数是类外实现，需要让编译器提前知道这个函数的存在
    	friend void printPerson2<>(Person<T1, T2> p);
    	
    public:
    	Person(T1 name, T2 age)
    	{
        
    		this->m_Name = name;
    		this->m_Age = age;
    	}
    private:|
    	T1 m_Name;
    	T2 m_Age;
    }
    
    //1、全局函数在类内实现
    void test01()
    {
        
    	Person<string, int> p("Tom", 20);
    	printPerson(p);
    }

##### 注：仅供学习参考，如有不足，欢迎指正！ #####

[C_STL]: https://blog.csdn.net/weixin_43412762/article/details/129561216
[C_STL _]: https://blog.csdn.net/weixin_43412762/article/details/129671606