首页 > 编程语言 >c++ 模板详解

c++ 模板详解

时间:2023-06-09 11:55:33浏览次数:64  
标签:函数 int c++ 详解 template x2 x1 模板

  • 模板就是将类型进行参数化

函数模板

//函数模板的定义格式
template<class 形参名,class 形参名...>
返回值类型 函数名(参数列表){
    函数体;
}
  • 模板形参不能为空,并且函数模板中每一个类型参数在函数参数表中至少使用一次,只有这样才能推断出具体的类型
template <class T>
T Add(T x1, T x2){
    return x1+x2;
}

int main(){
    cout<<Add(2,3)<<endl;//5
    cout<<Add(3.2,1.4)<<endl;//4.6
    return 0;
}

函数模板实例化

  • 不能直接使用函数模板实现具体操作,必须对模板进行实例化,即将模板参数实例化,就是用具体的类型参数去替换函数模板中的模板参数,生成一个确定的具体类型的真正函数,才能实现运算操作

  • 实例化方式

    • 隐式实例化:根据具体的函数调用形式,推演出模板参数类型
    • 显式实例化:通过显式声明形式指定模板参数类型
  • 隐式实例化

    • 上述代码中调用Add(2,3)的过程

    • 编译器根据传入的实参2和3推断出模型形参类型是int

    • 会将函数模板实例化出一个int类型的函数

    • int Add(int x1,int x2){
          return x1+x2;
      }
      
    • 编译器生成具体类型函数的过程称为实例化,生成的函数称为模板函数

    • 生成int类型的函数后,再将2和3传入进行计算

    • 当调用Add(3.2,1.4)又会生成一个float的函数

    • 每次调用都会根据不同的类型实例化出不同类型的函数,所以最终可执行程序的大小和重载方式相比并不会减少,只是提高了程序员对代码的复用

    • 问题:隐式实例化不能为同一个模板形参指定两种不同的类型,例如Add(2,3.2),此时编译器会报错,因为编译器不能推断出T的类型

  • 显式实例化

    • cout<<Add<int>(2,3.2)<<endl;//5  cout << Add<int>(2, static_cast<int>(3.2)) << endl;最好的方式是进行一个显式转换
      cout<<Add<float>(3,2)<<endl;//5
      
  • 函数模板也可以进行重载

template <class T>
T Add(T x1, T x2){
    return x1+x2;
}

template <class T>
T Add(T x1, T x2, T x3){
    return x1 + x2 + x3;
}

int main(){
    cout<<Add(2,3)<<endl;//5
    cout<<Add(3.2,1.4)<<endl;//4.6
    cout<<Add<int>(2,3.2)<<endl;//5  cout << Add<int>(2, static_cast<int>(3.2)) << endl;最好的方式是进行一个显式转换
    cout<<Add<float>(3,2)<<endl;//5
    cout<<Add(1,2,3)<<endl;//6
    return 0;
}
  • 当模板函数和自己写的Add具有具体的int类型的函数而言,此时如果传入的参数是int则会调用具体化的int函数,即C++编译器优先考虑普通函数

类模板

//类模板定义格式
template <class 形参名, class 形参名>
class 类名{
    
}
  • 由于类模板包含类型参数,因此也称为参数化类,如果说类是对象的抽象,对象是类的实例,则类模板是类的抽象,类是类模板的实例
template <class T1, class T2>
class Add{
private:
    T1 x1;
    T2 x2;
public:
    Add(T1 x1, T2 x2):x1(x1),x2(x2){}
    T1 get(){
        return x1 + x2;
    }
};

int main(){
    Add<double,int> a(1.2,2);
    cout<<a.get()<<endl;//3.2
    return 0;
}

类模板实例化

  • 使用类模板创建对象时,必须指明具体的数据类型,这和函数模板不一样,这是因为函数模板中一定会传递实参,可以根据实参推断出所有的数据类型,但是类模板中,构造函数时不一定会同时传递T1 T2,所以不一定会百分百推断出数据类型,因此需要显式传递
  • 可以使用对象指针进行实例化Add<double,int> *p1 = new Add<double,int>(1.2,2);但是需要注意两边的模板参数需要相同
template <class T>
class A{
public:
    T Add(T t1, T t2){
        return t1 + t2;
    }
};

int main(){
    A<int> a;
    cout<<a.Add(1.2,2)<<endl;
}
  • 在函数模板中,不能进行自动转换,这是因为函数模板中需要根据实参来推断数据类型,而在类模板中,因为已经显式指定了int,所以会创建一个int的类,然后可以自动转换

  • 在类模板外定义成员函数,格式

template <模板形参表>
函数返回类型 类名<模板形参名>::函数名(参数列表){}
template <class T>
class A{
public:
    T Add(T t1, T t2){
        return t1 + t2;
    }
    T sub(T t1, T t2);
};

template<class T>
T A<T>::sub(T t1, T t2) {
    
}
  • 类模板在实例化时,带有模板形参的成员函数并不对着自动被实例化,只有当它被调用或取地址时才会被实例化。因为不被调用的时候,你根本不知道模板形参表中的数据类型是什么,想实例化就需要把所有的数据类型组合都实例化一遍,这显然是不可接受的

类模板与友元函数

非模板友元函数

  • 在类模板中声明一个普通的友元函数,该函数时类模板所有实例的友元函数,可以访问全局对象,也可以使用全局指针访问非全局对象,可以创建自己的对象,也可以访问独立于对象模板的静态数据成员
#include <iostream>

using namespace std;

template <class T>
class A{
private:
    T x1,x2;
    static T x3;
public:
    A(T x1,T x2):x1(x1),x2(x2){}
    friend void func();
};
//这里进行特化赋值
template<>
int A<int>::x3 = 10;

template<>
double A<double>::x3 = 100;


void func(){
    cout<<A<int>::x3<<endl;//10
    cout<<A<double>::x3<<endl;//100
    A<char> a('A','a');
    cout<<a.x1<<" "<<a.x2<<endl;//A a
}

int main(){
    func();
    return 0;
}
  • 如果func()中有一个特定类型的参数,则只能访问特定类型的数据
#include <iostream>

using namespace std;

template <class T>
class A{
private:
    T x1,x2;
    static T x3;
public:
    A(T x1,T x2):x1(x1),x2(x2){}
    friend void func(A<T> a1);
};
//这里进行特化赋值
template<>
int A<int>::x3 = 10;

template<>
double A<double>::x3 = 100;


void func(A<int> b){
    cout<<A<int>::x3<<endl;//10
//    cout<<A<double>::x3<<endl;//100此时就不可以访问double类型了
    A<char> a('A','a');//可以正常创建别的类型的对象,因为这个创建是在任何地方都可以
//    cout<<a.x1<<" "<<a.x2<<endl;//A a 这里也不可以访问了,因为不是char类型的友元函数
}

int main(){
    func(A<int>(1,2));
    return 0;
}

约束模板友元函数

  • 这样的友元函数本身就是一个函数模板,但其实例化类型取决于类被实例化时的类型(被约束),每个类的实例化都会产生一个与之匹配的具体化的友元函数
#include <iostream>

using namespace std;

template <class T>
void func(T x1, T x2);

template <class T>
class A{
private:
    T x1,x2;
public:
    A(T x1, T x2):x1(x1),x2(x2){}
    friend void func<T>(T x1,T x2);//这里也可以写成friend void func<>(T x1, T x2);因为可以推断出T的类型来
};

template <class T>
void func(T x1,T x2){
    A<T> a1(x1,x2);
    cout<<a1.x1<<" "<<a1.x2<<endl;
    cout<<sizeof(A<T>)<<endl;
}

int main(){
    func(1,2);//1 2      8
    func<double>(1,2);// 1 2     16

}

非约束模板友元函数

  • 在类内部声明友元函数模板,友元函数的模板形参与类模板的形参没有关系,此时友元函数为类模板的非约束模板友元函数
#include <iostream>

using namespace std;

template <class T>
void func(T x1, T x2);

template <class T>
class A{
private:
    T x1,x2;
public:
    A(T x1, T x2):x1(x1),x2(x2){}

    template<class U,class V>
    friend void func(U u, V v);
};

template <class U, class V>
void func(U u, V v){
    cout<<u.x1<<endl;
    cout<<v.x1<<endl;
}

int main(){
    A<int> a1(1,2);
    A<double> a2(2.3,4.5);
    func(a1,a2);//1  2.3
}

模板的特化

  • 模板特化:在原模板类的基础上,针对特殊类型所进行的特殊化的实现,分为函数模板特化和类模板特化

类模板特化

  • 类模板的特化分为全特化和偏特化
    • 全特化:对类模板参数列表的类型全部都确定
    • 偏特化:对类模板的参数列表中的部分参数进行确定化。分为部分特化和参数进一步限制
#include <iostream>

using namespace std;


template <class A, class B>
class C{
public:
    C(){
        cout<<"template<class A, class B> class C"<<endl;
    }
};

//全特化
template <>
class C<int,double>{
public:
    C(){
        cout<<"template<> class C<int,double>"<<endl;
    }
};

//偏特化
template <class A>
class C<A,int>{
public:
    C(){
        cout<<"template<class A> class C<A,int>"<<endl;
    }
};

//偏特化不一定指的是特化部分参数,而是对模板类型的进一步限制
template <class A, class B>
class C<A*,B*>{
public:
    C(){
        cout<<"template<class A,class B> class C<A*,B*>"<<endl;
    }
};

int main(){
    C<int,int> c1;//template<class A> class C<A,int>
    C<double,double> c2;//template<class A, class B> class C
    C<int,double> c3;//template<> class C<int,double>
    C<int*,double> c4;//template<class A, class B> class C
    C<int*,double*> c5;//template<class A,class B> class C<A*,B*>
}

函数模板特化

  • 函数模板只支持全特化,不支持偏特化
#include <iostream>

using namespace std;

template <class T1,class T2>
int compare(const T1& v1, const T2& v2){
    cout<<"template <class T>"<<endl;
    return 0;
}

template <>
int compare<int,int>(const int& v1, const int& v2){
    cout<<"template<>"<<endl;
    return 0;
}

//不支持偏特化
//template <class T1>
//int compare<T1,int>(const T1& v1, const int& v2){
//    cout<<"template<class T1>"<<endl;
//    return 0;
//}

int main(){
    compare(1,1);//template<>
    compare(1.2,2.3);//template <class T>
}
  • 但是函数偏特化的功能也不是不能实现,并且有两种方式进行实现
//方式1
//将第二个参数为int的情况排除掉
//然后再写一个专门的一个参数的模板,这样可以实现函数模板的功能
#include <iostream>
#include <type_traits>

template <typename A, typename B>
typename std::enable_if<!std::is_same<B, int>::value>::type f(A a, B b) {
    std::cout << "template <typename A, typename B>" << std::endl;
}

template <typename A>
void f(A a, int b) {
    std::cout << "template <typename A>" << std::endl;
}

int main() {
    f(10, 5);  // template <typename A>
    f(10, 5.5);  // template <typename A, typename B>
    return 0;
}
//方式2
//使用结构体进行封装
#include <iostream>

using namespace std;

template<class A,class B>
struct C{
    C(A a,B b){}
    void operator()() {
        std::cout << "template<class A,class B>" << std::endl;
    }
};
template <typename A>
struct C<A,int>{
    C(A a,int b){}
    void operator()() {
        std::cout << "template <typename A>" << std::endl;
    }
};

int main(){
    C<int,int>(10,5)();//template <typename A>
    C<int,double>(10,5.5)();//template<class A,class B>
    return 0;
}

标签:函数,int,c++,详解,template,x2,x1,模板
From: https://www.cnblogs.com/sunjianzhao/p/17468814.html

相关文章

  • Qt MDI及其使用方法(详解版)
    统的应用程序设计中有多文档界面(Multi-documentInterface,MDI)应用程序,Qt为设计MDI应用程序提供了支持。本节的实例samp6_4是一个MDI应用程序,程序运行效果如图1所示。 图1MDI应用程序实例samp6_4的运行时界面MDI应用程序就是在主窗口里创建多个同类型的MDI子窗口......
  • Qt元对象和属性系统详解
    Qt是一个用标准C++编写的跨平台开发类库,它对标准C++进行了扩展,引入了元对象系统、信号与槽、属性等特性,使应用程序的开发变得更高效。本节将介绍Qt的这些核心特点,对于理解和编写高效的QtC++程序是大有帮助的。 Qt的元对象系统Qt的元对象系统(Meta-ObjectSystem)提供......
  • Linux下Qt创建共享库与链接共享库详解
    随着程序写的逐渐变多,或多或少的我们都会使用别人写好的库;或者我们不想让别人看到我们的一些核心程序,可以将核心程序封装成库。本次和大家分享的是在Ubuntu下使用Qt生成共享库以及在Qt中链接共享库的方法。 共享库是在Linux下的称呼,在Windows下被称为动态库。这块大家需要了解的是......
  • java注解详解及示例
    本文简单介绍java的注解原理与示例。(文章目录)一、基本语法1、声明注解与元注解我们先来看看前面的org.junit.Test注解是如何声明的//声明Test注解@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)@Target({ElementType.METHOD})public@interfaceTest{staticclassNoneextend......
  • 怎么将C#通过发消息传递给指定C++窗口
    C#发送方//引入Interop库usingSystem.Runtime.InteropServices;//定义SendMessageAPI[DllImport("user32.dll",CharSet=CharSet.Auto,SetLastError=false)]staticexternIntPtrSendMessage(IntPtrhWnd,uintMsg,IntPtrwParam,IntPtrlParam);//......
  • java关键字native、static、final详解
    native: native关键字说明其修饰的方法是一个原生态方法,方法对应的实现不是在当前文件,而是在用其他语言(如C和C++)实现的文件中。Java语言本身不能对操作系统底层进行访问和操作,但是可以通过JNI接口调用其他语言来实现对底层的访问。JNI是Java本机接口(JavaNativeInterface),是一个本......
  • 侯捷C++(C++标准11-14)
    第一讲语言 C++2.0新的标准库#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){cout<<__cplusplus<<endl;return0;}ViewCode确认支持C++11第二讲标准库......
  • C++ 指针
    一、什么是指针?1、指针是一个变量,其值为另一个变量的地址2、double*类型是一种指针类型,用于指向double类型的内存地址3、指针的值都是代表内存地址的十六进制数二、C++中使用指针实例#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){intvar=20;/......
  • C++面试八股文:C++中指针、引用、解引用和取地址有什么不同?
    C++面试八股文:C++中指针、引用、解引用和取地址有什么不同?某日小二参加XXX科技公司的C++工程师开发岗位2面:面试官:指针、引用、解引用和取地址是C++中的重要概念,请问它们在语法和语义上有所不同?小二:指针是一个变量,它存储了一个内存地址。小二:引用是一个别名,它允许使用一个......
  • C++面试八股文:C++中,设计一个类要注意哪些东西?
    某日二师兄参加XXX科技公司的C++工程师开发岗位第9面:面试官:C++中,设计一个类要注意哪些东西?二师兄:设计一个类主要考虑以下几个方面:1.面向对象的封装、继承及多态。2.bigthree或者bigfive。3.运算符和函数重载、静态成员、友元、异常处理等相关问题。面试官:请介绍一下面向对象......