本文主要讲解泛型编程、函数模板、类模板等内容。
一、模板理解的引入
假设我们现在要写一个swap函数,想象一下,为了实现我对所有类型都能实现交换功能,就需要写大量的swap函数重载,但这显的就太麻烦了,有没有什么办法可以解决这个问题呢?
如果在C++中,能够存在这样一个模具,通过给这个模具中填充不同材料(类型),来生成具体类型的代码,那将会节省许多头发。
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。 而模板分为函数模板。接下来我们对这两种进行详细讲解。
二、函数模板
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。
它的格式为template <typename T1, typename T2,......,typename Tn> (模板的英文为template,typename是一个新的关键字,也可以用class,类型的名称即t1t2tn随便定义)返回值类型 函数名(参数列表){}
我们来简单实现一下交换函数的模板
这里用这个函数具体解释一下泛型编程,我们在学习模板之前的swap函数,都是每个函数针对每一个类型的交换,而这个模板就是针对所有类型的交换,范围广泛。上图中t1是我们自己起的名字。
通过运行代码我们发现,以上变量均成功地完成了交换,但他们调用的是同一个Swap函数吗?显然不是,毕竟类型都不同。模板的原理就是编译器帮你进行实例化你要的函数或者类。
接下来,我们看一个新的情况
传了两个不同类型的参数,代码果然会报错因为t1不能既是int又是double,我们有以下对策。
(1)强转类型(2)显示实例化
、
前面两种好理解,那什么是显示实例化呢?我们目前可以理解为他是以什么形式进行计算并输出的。其实,显示实例化的作用不仅体现在这里。
此时如果我们创建一个A类指针变量去接收这个p,会发现报错了,原因是模板无法根据返回值的类型来推出函数的类型,如果我们利用显示实例化就可以解决这个问题。
三、模板参数的匹配
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。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。(总结就是有现成的用现成的,现成的用着不爽就用半成品做一个再用)
四、类模板
类模板的语法与函数模板很相似: template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};
那么,类模板的意义体现在哪里呢?我们回到之前提到的栈的类,假设我已经编写好一个栈并打算把数据进行压栈,但我既想压int又想压double,显然只是做不到的,除非写两个栈来分别用,但是它们只是在数据类型上有差别,多写一个显得很多余且费时,类模板就很好地解决了这个问题。用法与函数模板极其相似,我们只需要把类中的成员函数的形参类型修改为与template一致即可。
在函数模板中,我们可以根据传参的类型以及显示实例化来判断模板函数的具体类型,但是类模板怎么判断类型呢?只有显示实例化,语法如下。
需要注意的是,在定义类中的成员函数时,往往会声明与定义分离,此时我们在上面创建的模板变量在类外面就不起作用了,也就是说如果按照之前的写法然后只是把参数类型改成了T会报错,需要我们在函数名上也进行一下修改。(但是往往不建议在模板中进行声明和定义放在两个文件中写)
由于本文主要是对模板的初阶进行讲解,包括模板的概念及其基本用法等,后续进阶的内容我会再写一篇文章进行深入讲解。感谢支持。