C++中的Template

模板的概念

建立通用的模具，大大提高复用性

模板不可直接使用

函数模板

函数模板语法

函数模板作用：

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>;
//函数声明或定义

解释：

template -- 声明创建模板

typename -- 表明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，名称可替换，通常为大写字母

//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);cout << "a = " << a << ", b = " << b << endl;//2. 显示指定类型mySwap<int>(a, b);cout << "a = " << a << ", b = " << b << endl;double c = 2.2;double d = 2.1;mySwap(c, d);cout << "c = " << c << ", d = " << d << endl;
}

注意事项：

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

template<typename T>
void mySwap(T &a, T &b)
{T temp = a;a = b;b = temp;
}
test02()
{int a = 1;char b = 'c';mySwap(a, b);//推导不出一致的数据类型
}
template<typename T>
void func()
{
}
test02()
{func<int>(); //必须指定T的数据类型，不能只写func();
}

函数模板案例

案例描述：

//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;
}
//打印数组模板
template<typename T>
void myPrint(T arr[], int len)
{for (int i = 0; i < len; ++i){cout << arr[i] << " ";}cout << endl;
}
template<typename T>
void sort(T arr[], int len)
{for (int i = 0; i < len; ++i){int max = i;for (int j = i + 1; j < len; ++j){if (arr[max] < arr[j]){mySwap(arr[max], arr[j]);}}if (max != i){mySwap(arr[max], arr[i]);}}
}
void test01()
{//测试char数组char charArr[] = "badcfe";int len = sizeof(charArr) / sizeof(char);sort(charArr, len);myPrint(charArr, len);//测试int数组int intArr[] = { 0, 5, 6, 4, 2, 8,5,9,3 };len = sizeof(intArr) / sizeof(int);sort(intArr, len);myPrint(intArr, len);
}

普通函数与函数模板的区别

//普通函数
int myAdd01(int a, int b)
{return a + b;
}
//函数模板
template<typename T>
T myAdd02(T a, T b)
{return a + b;
}
void test01()
{int a = 10;char b = 'b'; //a -97, b - 98cout << myAdd01(a, b) << endl;//自动类型推导，不会发生隐式类型转换//cout << myAdd02(a, b) << endl; //报错//显示指定类型，会发生隐式类型转换cout << myAdd02<int>(a, b) << endl; 
}

建议使用显示指定类型方式

普通函数与函数模板的调用规则

调用规则：

//普通函数
void myPrint(int a, int b)
{cout << "调用的普通函数" << endl;
}
//函数模板
template<typename T>
void myPrint(T a, T b)
{cout << "调用的函数模板" << endl;
}
template<typename T>
void myPrint(T a, T b, T c)
{cout << "调用重载的函数模板" << endl;
}
void test01()
{int a = 10;int b = 20;myPrint(a, b); //调用普通函数//空模板参数列表myPrint<>(a, b);myPrint(a, b, 12);//更好的匹配char c = 'a';char d = 'a';myPrint(c, d); //调用函数模板
}

模板的局限性

class Person
{
public:Person(string name, int age){m_Name = name;m_Age = age;}//方法1. 重载加号/*bool operator==(Person p){if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age){return true;}return false;}*/string m_Name;int m_Age;
};
template<typename T>
bool myCompare(T a, T b)
{if (a == b){return true;}else{return false;}
}
//方法2. 为特定类型提供具体的化的模板
template<> bool myCompare(Person a, Person b)
{if (a.m_Name == b.m_Name && a.m_Age == b.m_Age){return true;}else{return false;}
}
void test01()
{Person p1("Tom", 10);Person p2("Tom", 10);bool ret = myCompare(p1, p2);if (ret){cout << "p1==p2" << endl;}else{cout << "p1!=p2" << endl;}
}

类模板

类模板语法

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 -- 表明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，名称可替换，通常为大写字母

template<typename nameType, typename ageType>
class Person
{
public:Person(nameType name, ageType age){m_Name = name;m_Age = age;}void showPerson(){cout << "名称：" << this->m_Name << ", 年龄：" << this->m_Age << endl;}nameType m_Name;ageType m_Age;
};void test01()
{Person<string, int> p1("Tom", 10);Person<string, int> p2("Joy", 20);p1.showPerson();p2.showPerson();}

类模板与函数模板区别

//类模板与函数模板区别  int 默认参数
template<typename nameType, typename ageType = int>
class Person
{
public:Person(nameType name, ageType age){m_Name = name;m_Age = age;}void showPerson(){cout << "名称：" << this->m_Name << ", 年龄：" << this->m_Age << endl;}nameType m_Name;ageType m_Age;
};
void test01()
{//1. 类模板没有自动类型推导使用方式，函数模板有//Person p("Tom", 10); //错误，无法用自动类型推导Person<string, int> p1("Tom", 10); //正确，只能用显示指定类型p1.showPerson();//2. 类模板在模板参数列表中可以有默认参数，函数模板不可以有Person<string>p2("Joy", 20);p2.showPerson();
}

类模板中成员函数创建时机

  • 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
class Person1
{
public:void showPerson1(){cout << "Person1 show" << endl;}
};
class Person2
{
public:void showPerson2(){cout << "Person2 show" << endl;}
};
template<typename T>
class MyClass
{
public:T obj;//类模板中的成员函数，并不是一开始就创建void func1(){obj.showPerson1();}void func2(){obj.showPerson2();}
};
void test01()
{MyClass<Person1> p;p.func1();//p.func2(); //编译会出错，说明函数调用才会去创建成员函数
}

类模板对象做函数参数

template<typename T1, typename T2>
class Person
{
public:Person(T1 name, T2 age){m_Name = name;m_Age = age;}void showPerson(){cout << "姓名：" << this->m_Name << "，年龄：" << this->m_Age << endl;}T1 m_Name;T2 m_Age;
};
//方法1. 直接显示对象的数据类型
void printPerson(Person<string, int> p)
{p.showPerson();
}
void test01()
{Person<string, int> p1("孙悟空", 100);printPerson(p1);
}
//方法2. 参数模板化
template<typename T1, typename T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>& p)
{p.showPerson();cout << "T1的数据类型为：" << typeid(T1).name() << endl;cout << "T2的数据类型为：" << typeid(T2).name() << endl;
}
void test02()
{Person<string, int> p1("沙和尚", 40);printPerson2(p1);
}
//方法3. 整个类模板化
template<typename T>
void printPerson3(T & p)
{p.showPerson();cout << "T的数据类型为：" << typeid(T).name() << endl;
}
void test03()
{Person<string, int> p1("唐僧", 30);printPerson3(p1);
}

类模板与继承

template<class T>
class Base
{
public:T m;
};
class Son : public Base<int>
{};template<class T1, class T2>
class Son2 : public Base<T2>
{
public:Son2(){cout << "T1的类型为：" << typeid(T1).name() << endl;cout << "T2的类型为：" << typeid(T2).name() << endl;}T1 s;
};void test01()
{Son p1;Son2<int, char> S2;
}

类模板成员函数类外实现

template<typename T1, typename T2>
class Person
{
public:Person(T1 name, T2 age);void showPerson();T1 m_Name;T2 m_Age;
};
//构造函数 类外实现
template<typename T1, typename T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
{m_Name = name;m_Age = age;
}
//成员函数 类外实现
template<typename T1, typename T2>
void Person<T1, T2>::showPerson()
{cout << "姓名：" << this->m_Name << "，年龄：" << this->m_Age << endl;
}
void test01()
{Person<string, int> P("tom", 20);P.showPerson();
}

类模板份文件编写

//第一种解决方式，直接包含 源文件
//#include "person.cpp"
//第二种解决方式，将.h和.cpp内容写到一起，将后缀名改为.hpp文件，类模板
#include "person.hpp"
void test01()
{Person<string, int> P("tom", 20);P.showPerson();
}

person.hpp

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
template<typename T1, typename T2>
class Person
{
public:Person(T1 name, T2 age);void showPerson();T1 m_Name;T2 m_Age;
};
//成员函数类外实现
template<typename T1, typename T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
{m_Name = name;m_Age = age;
}
template<typename T1, typename T2>
void Person<T1, T2>::showPerson()
{cout << "姓名：" << this->m_Name << "，年龄：" << this->m_Age << endl;
}

总结：主流的解决方式第二种，将类模板成员函数写到一起，将后缀名改为.hpp

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

//2. 全局函数配合友元 类外实现
//先做函数模板声明
template<class T1, class T2>
class Person;
//如果声明了函数模板，可以将实现写到后面，
//否则需要将实现体写到类的前面让编译器提前看到
template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2> &p);template<class T1, class T2>
class Person
{//1. 全局函数配合友元 类内实现friend void printPerson(Person<T1, T2> &p){cout << "姓名：" << p.m_Name << "，年龄：" << p.m_Age << endl;}//全局函数配合友元 类外实现//加空模板参数列表//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;
};
template<typename T1, typename T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>& p)
{cout << "姓名：" << p.m_Name << "，年龄：" << p.m_Age << endl;
}void test01()
{Person<string, int> P("tom", 20);printPerson(P);Person<string, int> P2("joy", 34);printPerson2(P2);
}

类模板案例

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