文章目录
- 模板概念
- 函数模板
- 类模板
- 模板的特化
模板概念
对于重载函数来说，C++的检查机制能够通过参数和所属类的不同去调用不同的重载函数，例如，当我们需要求两数最大值时，定义man()函数的不同重载版本
int max(int x ,int y)
{
return (x > y) ? x : y ;
}
float max(float x ,float y)
{
return (x > y) ? x : y ;
}
但是如果在main函数中，定义了double x,y，执行max(x,y);时，就会报错，因为没有定义double类型的重载函数。所以如何避免因重载函数定义的不全面而带来的调用错误？C++引入了模板来解决这个问题。
模板定义：模板就是实现代码重用机制的一种工具，它可以实现类型参数化，即把类型定义为参数， 从而实现了真正的代码可重用性。
模版分为：函数模版和类模版。
函数模板
函数模板概念：函数模板代表了一个家族，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
函数模板原理：函数模板本身并不是函数，是编译器根据使用方式产生特定具体类型函数的模具，编译器通过模板实例出对应的函数或者类（在编译阶段，编译器通过对实参类型来生成对应类型的函数）
函数模板格式：template<typename T1,typename T2,…,typename Tn>
template<typename T>//typename是用来定义模板参数关键字，也可以使用class
T Add(const T& left, const T& right)//返回类型 函数名（参数）{}
{
return left + right;
}
函数模板的实例化：
1.函数模板的隐式实例化
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right;
}
int main()
{
int x1 = 1, x2 = 2;
double y1 = 10.0, y2 = 20.0;
Add(x1, x2);
Add(y1, y2);
/*
Add(x1, y1);该语句不能通过编译，因为在编译期间，当编译器看到该实例化时，需要推演其实参类型
通过实参x1将T推演为int，通过实参y1将T推演为double类型，但模板参数列表中只有一个T，
编译器无法确定此处到底该将T确定为int 或者 double类型而报错
*/
// 此时有两种处理方式：1. 用户自己来强制转化 2. 使用显式实例化
Add(x1, (int)y1);
return 0;
}
2.函数模板的显式实例化
int main(void)
{
int x = 1;
double y = 2.0;
// 显式实例化
Add<int>(x, y);//若类型不匹配，编译器会尝试进行隐式类型转换，若无法成功编译器将会报错
return 0;
}
模板参数的匹配规则：
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
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
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
类模板
类模板定义格式：
template<class T1, class T2, ...>//template<class 形参名，class 形参名, ...>
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};
//在类Test中声明两个类型为T的成员变量a和b，和一个返回类型为T的函数Test_1
template<class T>
class Test
{
public:
T a;
T b;
T Test_1(T c, T &d);
};
//注意：类模板中函数放在类外进行定义时，需要加模板参数列表
template<class T>
Test<T>::Test_1()
{}
注意：此时Test不是具体的类，而是编译器根据被实例化的类型生成具体类的模具
类模板的实例化：类模板实例化需要在类模板的名字后面跟<>，将实例化的类型放在<>中，类模板名字不是真正的类，实例化的结果是真正的类
//Test是类名,Test<int>是类型
Test<int> s1;
模板参数分为类型形参和非类型形参
1.类型形参：在模板参数列表中，跟在class和typename之类的参数名称
2.非类型形参：用一个常量作为类（函数）模板的一个参数，在类（函数）模板中可将该参数当成常量
注意：浮点数，类对象，字符串不允许作为非类型模板参数
非类型的模板参数必须在编译器就能确认结果
模板的特化
什么是模板特化：在原模板类的基础上，针对特殊类型所进行特殊化的实现方式，分为函数模板特化和类模板特化
函数模板特化
特化部骤：
1.必须先存在一个基础的函数模板
2.关键字template后面接一对空尖括号 <>
3.函数名后面跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型
4.函数形参表：必须要和模板函数的基础参数类型完全相同，不同则报错
template<class T>
bool Max(T& left, T& right)
{
return (left > right) ? left : right ;
}
//函数模板特化
template<>
bool Max<int*>(int*& left, int*& right)
{
return (left > right) ? left : right ;
}
类模板特化
1.全特化：将模板参数列表中所有的参数确定化
template<class T1, class T2>
class A
{
public:
A(){cout<<"类模板"<<endl;}
private:
T1 a;
T2 b;
}
//类模板全特化
template<>
class A<int,char>
{
public:
A(){cout<<"类模板全特化"<<endl;}
private:
T1 a;
T2 b;
}
2.偏特化：针对模板参数进一步进行条件限制
部分特化
//将第二个参数特化为int
template <class T1>
class A<T1,int>
{
public:
A(){cout<<"部分特化"<<endl;}
private:
T1 a;
T2 b;
}
进一步限制
//将两个参数特化为指针类型
template <typename T1, typename T2>
class A<T1*, T2*>
{
public:
A(){cout<<"进一步限制"<<endl;}
private:
T1 a;
T2 b;
}
模板优缺点
优点：1.模板复用了代码，节省资源，更快迭代开发
2.增强了代码的复用性
缺点：1.模板会导致代码膨胀问题，导致编译时间变长
2.模板编译错误信息混乱，不易定位错误
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