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模板
泛型编程
//实现一个通用的交换函数
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. 重载的函数仅仅只是类型不同,代码的复用率比较低,只要有新类型出现时,就需要增加对应的函数
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?
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。
函数模板
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。
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 ){}
template<typename T>
void Swap(T& left, T& right) {
T temp = left;
left = right;
right = temp;
}
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)
函数模板的原理
函数模板是一个蓝图,它本身并不是函数,是编译器用使用方式产生特定具体类型函数的模具。所以其实模 板就是将本来应该我们做的重复的事情交给了编译器
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。
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 。
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<typename S>
void Add(S& left, S& right){
S temp = left;
left = right;
right = temp
}
int main() {
int a = 10;
int b = 10;
double c = 3.14;
double d = 3.12;
Add(a, b);
Add(c, d);
//Add(a, d);
return 0;
}
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;
}
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。
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
}
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
// 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 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
}
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
类模板的定义格式
template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};
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;