【C++提高编程】C++全栈体系（十六）

<>C++提高编程

<>第一章 模板

<>一、模板的概念

模板就是建立通用的模具，大大提高复用性

例如生活中的模板

一寸照片模板：

PPT模板：

模板的特点：

* 模板不可以直接使用，它只是一个框架
* 模板的通用并不是万能的
<>二、函数模板

*
C++另一种编程思想称为 泛型编程 ，主要利用的技术就是模板

*
C++提供两种模板机制:函数模板和类模板

<>1. 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 — 表面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，名称可以替换，通常为大写字母

示例：
//交换整型函数 void swapInt(int& a, int& b) { int temp = a; a = b; b = temp; }
//交换浮点型函数 void swapDouble(double& a, double& b) { double temp = a; a = b; b =
temp; } //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; //swapInt(a, b);
//利用模板实现交换 //1、自动类型推导 mySwap(a, b); //2、显示指定类型 mySwap<int>(a, b); cout << "a = "
<< a << endl; cout << "b = " << b << endl; } int main() { test01(); system(
"pause"); return 0; } /* a = 10 b = 20 */
总结：

* 函数模板利用关键字 template
* 使用函数模板有两种方式：自动类型推导、显示指定类型
* 模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化
<>2. 函数模板注意事项

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

示例：
//利用模板提供通用的交换函数 template<class T> void mySwap(T& a, T& b) { T temp = a; a = b;
b= temp; } // 1、自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用 void test01() { int a = 10; int b =
20; char c = 'c'; mySwap(a, b); // 正确，可以推导出一致的T //mySwap(a, c); // 错误，推导不出一致的T类型
} // 2、模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用 template<class T> void func() { cout << "func 调用" <<
endl; } void test02() { //func(); //错误，模板不能独立使用，必须确定出T的类型 func<int>();
//利用显示指定类型的方式，给T一个类型，才可以使用该模板 } int main() { test01(); test02(); system("pause")
; return 0; }
总结：

* 使用模板时必须确定出通用数据类型T，并且能够推导出一致的类型
<>3. 函数模板案例

案例描述：

* 利用函数模板封装一个排序的函数，可以对不同数据类型数组进行排序
* 排序规则从大到小，排序算法为选择排序
* 分别利用char数组和int数组进行测试
示例：
//交换的函数模板 template<typename T> void mySwap(T &a, T&b) { T temp = a; a = b; b =
temp; } template<class T> // 也可以替换成typename //利用选择排序，进行对数组从大到小的排序 void mySort(T
arr[], int len) { for (int i = 0; i < len; i++) { int max = i; //最大数的下标 for (int
j= i + 1; j < len; j++) { if (arr[max] < arr[j]) { max = j; } } if (max != i)
//如果最大数的下标不是i，交换两者 { mySwap(arr[max], arr[i]); } } } template<typename T> void
printArray(T arr[], int len) { for (int i = 0; i < len; i++) { cout << arr[i] <<
" "; } cout << endl; } void test01() { //测试char数组 char charArr[] = "bdcfeagh";
int num = sizeof(charArr) / sizeof(char); mySort(charArr, num); printArray(
charArr, num); } void test02() { //测试int数组 int intArr[] = { 7, 5, 8, 1, 3, 9, 2,
4, 6 }; int num = sizeof(intArr) / sizeof(int); mySort(intArr, num); printArray(
intArr, num); } int main() { test01(); test02(); system("pause"); return 0; }
/* h g f e d c b a 9 8 7 6 5 4 3 2 1 */
总结：模板可以提高代码复用，需要熟练掌握

<>4. 普通函数与函数模板的区别

普通函数与函数模板区别：

* 普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）
* 函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
* 如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换
示例：
//普通函数 int myAdd01(int a, int b) { return a + b; } //函数模板 template<class T> T
myAdd02(T a, T b) { return a + b; } //使用函数模板时，如果用自动类型推导，不会发生自动类型转换,即隐式类型转换 void
test01() { int a = 10; int b = 20; char c = 'c'; cout << myAdd01(a, c) << endl;
//正确，将char类型的'c'隐式转换为int类型 'c' 对应 ASCII码 99 //myAdd02(a, c); //
报错，使用自动类型推导时，不会发生隐式类型转换 myAdd02<int>(a, c); //正确，如果用显示指定类型，可以发生隐式类型转换 } int main
() { test01(); system("pause"); return 0; } /* 109 */
总结：建议使用显示指定类型的方式，调用函数模板，因为可以自己确定通用类型T

<>5. 普通函数与函数模板的调用规则

调用规则如下：

* 如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
* 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
* 函数模板也可以发生重载
* 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
示例：
//普通函数与函数模板调用规则 void myPrint(int a, int b) { cout << "调用的普通函数" << endl; }
template<typename T> void myPrint(T a, T b) { cout << "调用的模板" << endl; }
template<typename T> void myPrint(T a, T b, T c) { cout << "调用重载的模板" << endl; }
void test01() { //1、如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数 // 注意 如果告诉编译器
普通函数是有的，但只是声明没有实现，或者不在当前文件内实现，就会报错找不到 int a = 10; int b = 20; myPrint(a, b);
//调用普通函数 //2、可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板 myPrint<>(a, b); //调用函数模板 //3、函数模板也可以发生重载 int
c= 30; myPrint(a, b, c); //调用重载的函数模板 //4、 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板 char c1 = 'a'
; char c2 = 'b'; myPrint(c1, c2); //调用函数模板 } int main() { test01(); system(
"pause"); return 0; } /* 调用的普通函数 调用的模板 调用重载的模板 调用的模板 */
总结：既然提供了函数模板，最好就不要提供普通函数，否则容易出现二义性

<>6. 模板的局限性

局限性：

* 模板的通用性并不是万能的
例如：
template<class T> void f(T a, T b) { a = b; }
在上述代码中提供的赋值操作，如果传入的a和b是一个数组，就无法实现了

再例如：
template<class T> void f(T a, T b) { if(a > b) { ... } }
在上述代码中，如果T的数据类型传入的是像Person这样的自定义数据类型，也无法正常运行

因此C++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板

示例：
#include<iostream> using namespace std; #include <string> class Person { public
: Person(string name, int age) { this->m_Name = name; this->m_Age = age; }
string m_Name; int m_Age; }; //普通函数模板 template<class T> bool myCompare(T& a, T&
b) { if (a == b) { return true; } else { return false; } }
//具体化，显示具体化的原型和定意思以template<>开头，并通过名称来指出类型 //具体化优先于常规模板 template<> bool
myCompare(Person &p1, Person &p2) { if ( p1.m_Name == p2.m_Name && p1.m_Age ==
p2.m_Age) { return true; } else { return false; } } void test01() { int a = 10;
int b = 20; //内置数据类型可以直接使用通用的函数模板 bool ret = myCompare(a, b); if (ret) { cout <<
"a == b " << endl; } else { cout << "a != b " << endl; } } void test02() {
Personp1("Tom", 10); Person p2("Tom", 10); //自定义数据类型，不会调用普通的函数模板
//可以创建具体化的Person数据类型的模板，用于特殊处理这个类型 bool ret = myCompare(p1, p2); if (ret) { cout
<< "p1 == p2 " << endl; } else { cout << "p1 != p2 " << endl; } } int main() {
test01(); test02(); system("pause"); return 0; } /* a != b p1 == p2 */
总结：

* 利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化
* 学习模板并不是为了写模板，而是在STL能够运用系统提供的模板

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