前言
大家好，我是jiantaoyab，这篇文章给大家带来c++模板的介绍，模板是泛型程序设计的基础，模板就是类或者函数的蓝图，后一篇文章我将开始介绍STL，模板在STL中大量的运用。
模板分为函数模板和类模板
函数模板
格式
template<typename T1, typename T2,......,typename Tn> //参数类型
返回值类型 函数名字(参数列表){} //参数对象
typename是用来定义模板参数关键字，也可以使用class。先定义一个ComPare函数。
template<class T>
int ComPare(const T& x, const T& y)
{
if(x > y) return 1;
if(x < y) return -1;
return 0;
}
ComPare函数声明了一个T类型的参数，T实际类型是在编译的时候根据调用来确定的。
int main()
{
ComPare(1, 2); // T 是int
ComPare(1.0, 2.0); // T 是double
}
我们把编译器推断出模板参数的这个过程叫实例化，实例化又分为显示实例化和隐式实例化。
显示实例化和隐式实例化
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right;
}
int main()
{
int a1 = 1, a2 = 2;
double d1 = 1.0, d2 = 2.0;
Add(a1, a2);
Add(d1, d2);
// 编译器无法确定此处到底该将T确定为int 或者 double类型而报错
Add(a1, d2); //error
// 此时有两种处理方式：1. 用户自己来强制转化 2. 使用显式实例化
Add<int>(a1, d2); //显式实例化
Add(a, (int)d); //自己来强制转化
return 0;
}
模板参数的匹配规则
- 一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在，在调用的时候编译器会根据参数类型来选择调用哪个函数，如果非模板函数能刚好匹配，就调用非模板函数。
- 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
类模板是用来生成类的蓝图的，与函数模板不同的地方是，编译器不能为类模板推断模板类型参数信息。
格式
template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};
举个例子
template<class T>
class Vector
{
public:
// 使用析构函数演示：在类中声明，在类外定义。
~Vector();
private:
T* _pData;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
// 注意：类模板中函数放在类外进行定义时，需要加模板参数列表
template <class T>
Vector<T>::~Vector()
{
if (_pData)
delete[] _pData;
_size = _capacity = 0;
}
类模板实例化
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<int> v;
非类型模板参数
是用一个常量作为类(函数)模板的一个参数，在类(函数)模板中可将该参数当成常量来使用。
template<class T, size_t N = 10>
class array
{
private:
T _array[N];
}；
注意
- 浮点数、类对象以及字符串是不允许作为非类型模板参数的。
- 非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果。
模板的特化
函数模板特化
使用模板可以实现一些与类型无关的代码，但对于一些特殊类型的可能会得到一些错误的结果，比如我这里是想比较字符串内容的大小，但是给我推成字符数组了。
template<class T>
bool IsEqual(const T& left, const T& right)
{
cout << typeid(left).name() << endl;
cout << typeid(right).name() << endl;
return left == right;
}
int main()
{
char p1[] = "hello";
char p2[] = "hello";
cout << IsEqual(p1, p2) << endl;;
return 0;
}
想要实现比较字符串的大小，就要进行特化。
bool IsEqual(const T& left, const T& right)
{
cout << typeid(left).name() << endl;
cout << typeid(right).name() << endl;
return left == right;
}
// 函数模板的特化
template<>
bool IsEqual<const char* const>(const char* const &left, const char* const &right)
{
if (strcmp(left, right) > 0)
return true;
return false;
}
int main()
{
const char* p1 = "hello";
const char* p2 = "hello";
cout << IsEqual(p1, p2) << endl;;
return 0;
}
函数模板特化步骤：
- 必须要先有一个基础的函数模板
- 关键字template后面接一对空的尖括号
- 函数名后跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型
- 函数形参表: 必须要和模板函数的基础参数类型完全相同，如果不同编译器可能会报一些奇怪的错误。
类模板特化
全特化
全特化即是将模板参数列表中所有的参数都确定化
template<class T1, class T2>
class Data
{
public:
Data() { cout << "Data<T1, T2>" << endl; }
private:
T1 _d1;
T2 _d2;
};
template<>
class Data<int, char>
{
public:
Data() { cout << "Data<int, char>" << endl; }
private:
int _d1;
char _d2;
};
偏特化
任何针对模版参数进一步进行条件限制设计的特化版本
部分特化
// 将第二个参数特化为int
template <class T1>
class Data<T1, int>
{
public:
Data() { cout << "Data<T1, int>" << endl; }
private:
T1 _d1;
int _d2;
};
参数更进一步的限制
//两个参数偏特化为指针类型
template <typename T1, typename T2>
class Data <T1*, T2*>
{
private:
T1 _d1;
T2 _d2;
};
//两个参数偏特化为引用类型
template <typename T1, typename T2>
class Data <T1&, T2&>
{
private:
const T1 & _d1;
const T2 & _d2;
};
模板的分离编译
c++中，普通函数是支持声明和定义分离的，但是模板是不支持声明和定义分离的。
我这里定义和声明分开
会报错链接不上了
程序跑的过程：
在main函数中引入了Add的头文件有函数的声明所以编译是能通过的，但是此时的并没有Add函数的地址，在链接的时候由于是模板，这里的Add函数并没有实例化成具体的代码也就不会生成具体的加法函数，因为函数是需要压栈开空间的，编译器都不知道T的类型是什么，就不知道开多大的空间。
总结
优点:
- 模板复用了代码，节省资源，更快的迭代开发，C++的标准模板库(STL)因此而产生
- 增强了代码的灵活性
缺点：
- 模板会导致代码膨胀问题，也会导致编译时间变长
- 出现模板编译错误时，错误信息非常凌乱，不易定位错误