【C++】详细介绍模版初阶—函数模版、类模板

梦里梦外; 2023-10-15 10:57 67阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、泛型编程
 *  二、函数模版
 *   *  2.1 函数模版概念
     *  2.2 函数模版格式
     *  2.3 函数模版的原理
     *  2.4 函数模版的实例化
     *  2.5 函数模版的匹配原则
 *  三、类模版
 *   *  3.1 类模版定义
     *  3.2 类模版实例化
 *  总结

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> ヾ(๑╹◡╹)ﾉ" **人总要为过去的懒惰而付出代价**ヾ(๑╹◡╹)ﾉ"  
> ![在是图片描是小刘述][ba68c80b5765481fb645f3452bf9b77b.png_pic_center]

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## 一、泛型编程 ##

**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。【不是针对某种类型】  
**template模版关键字**  
template< class T>  
template< typename T>

*  模版的参数学习，可以类比函数参数。
 *  模版参数传递的是类型；函数参数传递的是对象值。
 *  模版的定义和声明不支持分别在两个文件里面【会出现链接错误，所有的链接错误都是符号表找不到】因为编译器的模版T是无法确定的，无法生成符号表。
 *  模版是不支持声明与定义分别放到.h和.cpp中，一般都是需要放到一个文件中。有些地方就会命名成.hpp【头文件和定义实现内容合并到一起】但是并不是必须是.hpp，.h也是可以的。

**解决办法**【声明与定义分离，出现链接错误】

1.  显示实例化指定（麻烦，不建议）

//声明
    template
    void Swap<int>(int& left, int& right);
    
    template
    class Vector<int>;
    
    template
    class Vector<double>;
    //原因是因为声明没有类型，那么我们就把类型给写出来

1.  不分离两个文件中

## 二、函数模版 ##

### 2.1 函数模版概念 ###

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。

### 2.2 函数模版格式 ###

> template<typename T1, typename T2,…,typename Tn>  
> 返回值类型 函数名(参数列表)\{\}

template<typename T>//也可以是class T
    void Swap(T& left, T& right)
    {
        
    	T tmp = left;
    	left = right;
    	right = tmp;
    }
    //函数模版

**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)【Swap库里面有，不用自己实现】  
声明与定义

//声明
    template<typename T>
    void Swap(T& left, T& right);
    
    //定义
    template<typename T>
    void Swap(T& left, T& right)
    {
        
    	T tmp = left;
    	left = right;
    	right = tmp;
    }
    //函数模版

注意定义写的格式

### 2.3 函数模版的原理 ###

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。【调用的不是同一个函数】

> 函数模版的类型是编译器根据实参传递给形参，推演出来的。如果不能自动推演，我们就需要显示实例化，指定模版参数。  
> 类模板的类型显示实例化，明确指定的。

### 2.4 函数模版的实例化 ###

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：让编译器根据实参传递给形参，推演模板参数的实际类型

template<typename T>//也可以是class T
    void Swap(T& left, T& right)
    {
        
    	T tmp = left;
    	left = right;
    	right = tmp;
    }
    //函数模版
    
    int main()
    {
        
    	int a = 1;
    	int b = 2;
    	Swap(a, b);//编译器根据实参传递给形参,判断为int
    	double c = 1.2;
    	double d = 2.3;
    	Swap(c, d);//编译器根据实参传递给形参,判断为double
    	return 0;
    }

**当参数类型不同时：**

template<typename T>
    T Add(const T& left, const T& right)//常量，需要有const
    {
        
    	return left + right;
    }
    int main()
    {
        
    	int a = 1;
    	double c = 2.1;
    	Add<int>(a, c);//c这里有一个隐式类型转换
    	Add<double>(a, c);
    
    	Add(a,(int)c);//c这里有一个隐式类型转换
    	Add((double)a, c);
    	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

template<typename T>
    T* func(int n)
    {
        
    	terurn new T[n];//new n个对象，，，，无法推导出T的类型
    }
    int main()
    {
        
    	int* p1 = func<int>(10);//函数模版显示实例化
    	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。

函数模版的类型是编译器根据实参传递给形参，推演出来的。如果不能自动推演，我们就需要显示实例化，指定模版参数。

### 2.5 函数模版的匹配原则 ###

1.  **一个非模板函数**【专门的函数】**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

## 三、类模版 ##

### 3.1 类模版定义 ###

> template<class T1, class T2, …, class Tn>  
> class 类模板名  
> \{  
> // 类内成员定义  
> \};

类模板不是具体的类，实例化才是真正的类。

template<class T>
    class Stack
    {
        
    public:
        // 使用析构函数演示：在类中声明，在类外定义。
    	~Vector();
    	//……
    	void push(T x)
    	{
        
    
    	}
    
    private:
    	T* _a;
    	int _top;
    };
    //类模板中函数放在类外进行定义时，需要加模板参数列表，每一个函数都需要加模板参数列表
    template <class T>
    Vector<T>::~Vector()
    {
        
    if(_pData)
         delete[] _pData;
    _size = _capacity = 0;
    }
    
    int main()
    {
        
    	Stack<int> s1;
    	s1.push(1);
    	Stack<double> s2;
    	s2.push(2.1);
    	return 0;
    }

类模板**中函数**放在类外进行定义时，**需要加模板参数列表**

### 3.2 类模版实例化 ###

**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;

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## 总结 ##

以上就是今天要讲的内容，本文详细的介绍了函数模版和类模板。希望给友友们带来帮助！

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