文章目录
- 一、泛型编程
- 二、函数模板
- 1.函数模板的概念
- 2.函数模板的格式
- 3.函数模板的原理
- 4.函数模板的实例化
- 4.1隐式实例化
- 4.2显式实例化
- 5.模板参数的匹配原则
- 三、类模板
- 1.类模板的定义格式
- 2.类模板的实例化
- 四、非类型模板参数
- 五、模板的特化
- 1.概念
- 2.函数模板的特化
- 3.类模板的特化
- 3.1全特化
- 3.2偏特化
一、泛型编程
我们知道，一般来说，在没有重载的情况下，函数的参数类型是固定的，那我们要实现一个全类型的交换函数，要怎么实现呢？
使用函数重载的话，要一个个依次添加，代码的复用性很差，只能用冗余来形容；再者，倘若出错了，还要依次修改，真是太麻烦了，非常难用。
于是，便有了泛型编程的概念：编写与类型无关的通用代码，是代码复用的一种手段。
二、函数模板
1.函数模板的概念
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.函数模板的格式
template<typename T1, typename T2,…,typename Tn>
返回值类型 函数名(参数列表){}
template<typename T>
void Swap( T& left, T& right)
{
T temp = left;
left = right;
right = temp;
}
typename是用来定义模板参数关键字，也可以使用class
3.函数模板的原理
在编译器编译阶段，对于模板函数的使用，编译器需要根据传入的实参类型来推演生成对应类型
的函数以供调用。
比如：当用double类型使用函数模板时，编译器通过对实参类型的推演，将T
确定为double类型，然后产生一份专门处理double类型的代码，对于字符类型也是如此。
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。
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);
//注意：在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作
//因为一旦转化出问题，编译器就需要背黑锅
Add(a, (int)d);
return 0;
}
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(void)
{
int a = 10;
double b = 20.0;
// 显式实例化
Add<int>(a, b);
return 0;
}
5.模板参数的匹配原则
- 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。
// 整型加法函数
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
}
- 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。
// 整型加法函数
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
// 通用加法函数
template<class T1, class T2>
T1 Add(T1 left, T2 right)
{
return left + right;
}
void Test()
{
Add(1, 2); // 与非函数模板类型完全匹配，不需要函数模板实例化
Add(1, 2.0); /* 模板函数可以生成更加匹配的版本，编译器根据实参生成更加匹配的
Add函数*/
}
- 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
三、类模板
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
};
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。
// Vector类名，Vector<int>才是类型
Vector<int> s1;
Vector<double> s2;
四、非类型模板参数
模板参数分类类型形参与非类型形参。
类型形参：出现在模板参数列表中，跟在class或者typename之类的参数类型名称。
非类型形参：就是用一个常量作为类(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来使用。
五、模板的特化
1.概念
通常情况下，使用模板可以实现一些与类型无关的代码，但对于一些特殊类型的可能会得到一些错误的结果，需要特殊处理，比如
struct Date
{
int _year = 1;
int _month = 1;
int _day = 1;
};
template<class T>
bool IsEqual(T left, T right)
{
return left == right;
}
// 函数模板的特化（针对某些类型的特殊化处理）
bool IsEqual(Date* left, Date* right)
{
return left->_year == right->_year
&& left->_month == right->_month
&& left->_day == right->_day;
}
int main()
{
cout << IsEqual(1, 2) << endl;
Date* p1 = new Date;
Date* p2 = new Date;
cout << IsEqual(p1, p2) << endl;;
return 0;
}
上文中的判断相等进行了一定的特化，就像字符串比较不能直接用“>” 、"<"一样，有一些特殊的类型需要特殊的处理。
2.函数模板的特化
函数模板的特化步骤：
- 必须要先有一个基础的函数模板
- 关键字template后面接一对空的尖括号<>
- 函数名后跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型
- 函数形参表: 必须要和模板函数的基础参数类型完全相同，如果不同编译器可能会报一些奇
怪的错误
struct Date
{
int _year = 1;
int _month = 1;
int _day = 1;
};
template<class T>
bool IsEqual(T left, T right)
{
return left == right;
}
template<>
bool IsEqual<Date*>(Date* left, Date* right)
{
return left->_year == right->_year
&& left->_month == right->_month
&& left->_day == right->_day;
}
int main()
{
cout << IsEqual(1, 2) << endl;
Date* p1 = new Date;
Date* p2 = new Date;
cout << IsEqual(p1, p2) << endl;;
return 0;
}
3.类模板的特化
3.1全特化
全特化即是将模板参数列表中所有的参数都确定化。
template<class T1, class T2>
class Data
{
public:
Data() {cout<<"Data<T1, T2>" <<endl;}
private:
T1 _d1;
T2 _d2;
};
template<>
class Data<int, char>
{
public:
Data() {cout<<"Data<int, char>" <<endl;}
private:
int _d1;
char _d2;
};
void TestVector()
{
Data<int, int> d1;
Data<int, char> d2;
}
3.2偏特化
偏特化：任何针对模版参数进一步进行条件限制设计的特化版本。比如对于以下模板类：
template<class T1, class T2>
class Data
{
public:
Data() {cout<<"Data<T1, T2>" <<endl;}
private:
T1 _d1;
T2 _d2;
};
偏特化有以下两种表现方式：
一是部分特化，二是对参数进一步的限制。
//两个参数偏特化为指针类型
template <typename T1, typename T2>
class Data <T1*, T2*>
{
public:
Data() {cout<<"Data<T1*, T2*>" <<endl;}
private:
T1 _d1;
T2 _d2;
};
//两个参数偏特化为引用类型
template <typename T1, typename T2>
class Data <T1&, T2&>
{
public:
Data(const T1& d1, const T2& d2)
: _d1(d1)
, _d2(d2)
{
cout<<"Data<T1&, T2&>" <<endl;
}
private:
const T1 & _d1;
const T2 & _d2;
};
void test2 ()
{
Data<double , int> d1; // 调用特化的int版本
Data<int , double> d2; // 调用基础的模板
Data<int *, int*> d3; // 调用特化的指针版本
Data<int&, int&> d4(1, 2); // 调用特化的指针版本
}
终于逃离实验周了，我决定再也不鸽了。😭😭😭
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