目录
1. 泛型编程
如何实现一个通用的交换函数呢?
void Swap(int& left, int& right)
{
int temp = left;
left = right;
right = temp;
}
void Swap(double& left, double& right)
{
double temp = left;
left = right;
right = temp;
}
void Swap(char& left, char& right)
{
char temp = left;
left = right;
right = temp;
}
使用函数重载虽然可以实现,但是有一下几个不好的地方: 1. 重载的函数仅仅是类型不同,代码复用率比较低,只要有新类型出现时,就需要用户自己增加对应的函数 。2. 代码的可维护性比较低,一个出错可能所有的重载均出错 。那能否告诉编译器一个模子,让编译器根据不同的类型利用该模子来生成代码呢?如果在C++中,也能够存在这样一个模具,通过给这个模具中填充不同材料(类型),来获得不同材料的铸件(即生成具体类型的代码),那将会节省许多头发。巧的是前人早已将树栽好,我们只需在此乘凉。
泛型编程:编写与类型无关的通用代码,是代码复用的一种手段。模板是泛型编程的基础。
2. 函数模板
2.1 函数模板概念
函数模板代表了一个函数家族,该函数模板与类型无关,在使用时被参数化,根据实参类型产生函数的特定类型版本。
2.2 函数模板格式
template<typename T1, typename T2,……,typename Tn> 返回值类型 函数名(参数列表){}
注意:typename是用来定义模板参数关键字,也可以使用class(切记:不能使用struct代替class)
就像我们实现的Swap函数,我们可以用函数模板来实现:
template<typename T>
void Swap( T& left, T& right)
{
T temp = left;
left = right;
right = temp;
}
当我们使用的时候,该模板会自动推导变量的类型,但是像下面这种写法就会报错:
因为a和d的类型不同,与上面定义的模板矛盾了,处理方式可以这样:
Swap(a, (int&)d);
Swap((double&)a, d);
这种是采用了强转的方式,当然还可以采用修改模板用两个不同的参数。
template<typename T1,typename T2>
2.3 函数模板的原理
那么如何解决上面的问题呢?大家都知道,瓦特改良蒸汽机,人类开始了工业革命,解放了生产力。机器生产淘汰掉了很多手工产品。本质是什么,重复的工作交给了机器去完成。有人给出了论调:懒人创造世界。
2.4 函数模板的实例化
用不同类型的参数使用函数模板时,称为函数模板的实例化。模板参数实例化分为:隐式实例化和显式实例化。
2.4.1 隐式实例化
让编译器根据实参推演模板参数的实际类型.
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right;
}
int main()
{
int a1 = 10, a2 = 20;
double d1 = 10.0, d2 = 20.0;
Add(a1, a2);
Add(d1, d2);
}
这里就是靠编译器自动推演的参数类型。
2.4.2 显式实例化
在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型.
int main()
{
int a = 10;
double b = 20.0;
// 显式实例化
Add<int>(a, b);
return 0;
}
像这种方式就是可以的。如果类型不匹配,编译器会尝试进行隐式类型转换,如果无法转换成功编译器将会报错。
2.5 模板参数的匹配原则
1. 一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在,而且该函数模板还可以被实例化为这个非模板函数 。
// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
// 通用加法函数
template<class T>
T Add(T left, T right)
{
return left + right;
}
void Test()
{
Add(1, 2); // 与非模板函数匹配,编译器不需要特化
Add<int>(1, 2); // 调用编译器特化的Add版本
}
像上面的程序,第一个会调用第一个Add,第二个才会调用通用模板。
2. 对于非模板函数和同名函数模板,如果其他条件都相同,在调动时会优先调用非模板函数而不会从该模板产生出一个实例。如果模板可以产生一个具有更好匹配的函数, 那么将选择模板。
这个上面已经说了。
3. 模板函数不允许自动类型转换,但普通函数可以进行自动类型转换 。
3. 类模板
3.1 类模板的定义格式
template<class T1, class T2, …, class Tn> class 类模板名 { // 类内成员定义 };
就拿我们之前用C语言实现的栈来说,如果我们要存储多种类型,那应该怎么办?
有人或许会说,那还不简单,不是有typedef吗?直接用typedef修改数据类型就好了吗?
但是这种方式我们多思考一下就知道行不通的,当我们想要两种数据同时存在不同的栈中那就没有办法处理了。那么如何正确的处理呢?
C语言的话难免不了要重新再创建一个栈,但是C++中我们可以用模板来处理这个问题。
template<class T>
class Stack
{
private:
T* _a;
int _top;
int _capacity;
public:
Stack(int capacity=4)
{
_a = nullptr;
_sz = 0;
_capacity = capacity;
}
~Stack()
{
//...
}
Stack(const Stack& st)
{
//...
}
push()
{
//...
}
pop()
{
//...
}
T top()
{
//...
}
};
int main()
{
Stack<int>st1(8);
Stack<char>st2(16);
return 0;
}
其中有些成员函数这里没有实现出来,相信大家可以自己实现出来,另外大家一定要注意用模板来实现类的时候定义和声明不要分离,否则就会报链接错误。
3.2 类模板的实例化
类模板实例化与函数模板实例化不同,类模板实例化需要在类模板名字后跟<>,然后将实例化的类型放在<>中即可,类模板名字不是真正的类,而实例化的结果才是真正的类。
就像我们上面使用的那样:
// Vector类名,Vector<int>才是类型
Vector<int> s1;
Vector<double> s2;
4 总结
本篇博客介绍了什么是泛型编程,再此基础上引出了模板的概念,介绍了函数模板和类模板的概念以及使用方法。如果·该文对你有帮助的话能不能一键3连支持一下博主呢?
文章出处登录后可见!
已经登录?立即刷新