C++--模板的概念和意义、深入理解函数模板、类模板的概念和意义

概述一.模板的概念与意义 Q:C++中有几种交换变量的方法？ 定义宏代码与定义函数 A.定义宏代码 优点：代码复用，适合所有的类型 缺点：编译器不知道宏的存在，缺少类型检查 B.定义函数 优点：真正的函数调用,编译器对类型进行检查 缺点：根据类型重复定义函数，无法代码复用 C.泛型编程--不考虑具体数据类型的编程方式 Swap泛型写法中的T不是一个具体的数据类型，而是泛指任意的数据类型 C++中的泛型 一.模板的概念与意义

Q:C++中有几种交换变量的方法？
定义宏代码与定义函数
A.定义宏代码
优点：代码复用，适合所有的类型
缺点：编译器不知道宏的存在，缺少类型检查
B.定义函数
优点：真正的函数调用,编译器对类型进行检查
缺点：根据类型重复定义函数，无法代码复用

C.泛型编程--不考虑具体数据类型的编程方式

Swap泛型写法中的T不是一个具体的数据类型，而是泛指任意的数据类型
C++中的泛型编程
函数模板--一种特殊的函数可用不同类型进行调用，看起来和普通函数很相似，区别是类型可被参数化

函数模板的语法规则
1.template关键字用于声明进行泛型编程
2.typename关键字用于声明泛指类型

函数模板的使用--自动类型推导和具体类型推导

函数模板的代码示例

#include <iostream>#include <string>using namespace std;template < typename T >voID Swap(T& a,T& b){    T c = a;    a = b;    b = c;}template < typename T >voID Sort(T a[],int len){    for(int i=0; i<len; i++)    {        for(int j=i; j<len; j++)        {            if( a[i] > a[j] )            {                Swap(a[i],a[j]);            }        }    }}template < typename T >voID Println(T a[],int len){    for(int i=0; i<len; i++)    {        cout << a[i] << ",";    }    cout << endl;}int main(){    int a[5] = {5,3,2,4,1};    Println(a,5);    Sort(a,5);    Println(a,5);    string s[5] = {"Java","C++","Pascal","Ruby","Basic"};    Println(s,5);    Sort(s,5);    Println(s,5);    return 0;}

运行结果

二.深入理解函数模板

A.函数模板深入理解
1.编译器从函数模板通过具体类型产生不同的函数
2.编译器会对函数模板进行两次编译--对模板代码本身进行编译，对参数替换后的代码进行编译
注意事项--函数模板本身不允许隐式类型转换，在自动推导类型时，必须严格匹配，显示类型指定时，能够进行隐式类型转换
代码示例

#include <iostream>#include <string>using namespace std;class Test{    Test(const Test&);public:    test()    {    }};template < typename T >voID Swap(T& a,T& b){    T c = a;    a = b;    b = c;}typedef voID(FuncI)(int&,int&);typedef voID(FuncD)(double&,double&);int main(){    FuncI* pi = Swap;    // 编译器自动推导 T 为 int    FuncD* pd = Swap;    // 编译器自动推导 T 为 double    cout << "pi = " << reinterpret_cast<voID*>(pi) << endl;    cout << "pd = " << reinterpret_cast<voID*>(pd) << endl;    return 0;}

B.函数模板可以定义任意多个不同的参数类型

C.对于多参数函数模板
1.无法自动推导返回值类型
2.可以从左向右部分指定类型参数

代码示例

#include <iostream>#include <string>using namespace std;template < typename T1,typename T2,typename T3 >T1 Add(T2 a,T3 b){    return static_cast<T1>(a + b);}int main(){    // T1 = int,T2 = double,T3 = double    int r1 = Add<int>(0.5,0.8);    // T1 = double,T2 = float,T3 = double    double r2 = Add<double,float>(0.5,0.8);    // T1 = float,T3 = float    float r3 = Add<float,float,0.8);    cout << "r1 = " << r1 << endl;     //被强制转换为int类型所以 r1 = 1    cout << "r2 = " << r2 << endl;     // r2 = 1.3    cout << "r3 = " << r3 << endl;     // r3 = 1.3    return 0;}

Q:当函数重载遇见函数模板会发生什么？
函数模板可以优先考虑普通函数
1.C++编译器优先考虑普通函数
2.如果函数模板可以产生一个更好的匹配，那么选择模板
3.如果通过空模板实参列表限定编译器只匹配模板

代码分析

#include <iostream>#include <string>using namespace std;template < typename T >T Max(T a,T b){    cout << "T Max(T a,T b)" << endl;    return a > b ? a : b;      }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,T c){    cout << "T Max(T a,T c)" << endl;    return Max(Max(a,b),c);//对第一个函数模板进行了重载}int main(){    int a = 1;    int b = 2;    //c++编译器优先考虑普通函数    cout << Max(a,b) << endl;                   // 普通函数 Max(int,int)    cout << Max<>(a,b) << endl;                 // 函数模板 Max<int>(int,int)    cout << Max(3.0,4.0) << endl;               // 函数模板 Max<double>(double,double)    cout << Max(5.0,6.0,7.0) << endl;          // 函数模板 Max<double>(double,double,double)    cout << Max(‘a‘,100) << endl;               // 普通函数 Max(int,int)    return 0;}

运行结果

三.类模板的概念和意义

C++中的类模板
1.以相同的方式处理不同的类型
2.在类声明前使用template进行标识
3.<typename T>用于说明类中使用的泛指类型 T

类模板的应用
1.只能显示指定具体类型，无法自动推导
2.使用具体类型<Type>定义对象

声明的泛指类型T可以出现在类模板的任意地方，编译器对类模板的处理方式和函数模板相同
1.从类模板通过具体类型产生不同的类
2.在声明的地方对类模板代码本身进行编译
3.在使用的地方对参数替换后的代码进行编译
代码示例

#include <iostream>#include <string>using namespace std;template < typename T >class Operator{public:    T add(T a,T b)    {        return a + b;    }    T minus(T a,T b)    {        return a - b;    }    T multiply(T a,T b)    {        return a * b;    }    T divIDe(T a,T b)    {        return a / b;    }};string operator-(string& l,string& r)//全局函数对减法进行重载{    return "Minus";}int main(){    Operator<int> op1;    cout << op1.add(1,2) << endl;    Operator<string> op2;    cout << op2.add("D.T.","Software") << endl;    cout << op2.minus("D.T","Software") << endl;    return 0;}

运行结果

总结

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