C++模板

C++模板

C++是一个面向对象编程的语言，提供了类的继承和组合机制，虽然在层次结构上很简单，但使用起来非常糟糕。C++使用关键字template，告诉编译器声明的类或者对象是一个模板。模板不是像继承和组合那样重用目标代码，而是重用源代码。容器不再包含名为 Object 的泛型基类，而是包含未指定的参数。与C语言中的宏定义有点类似，编译器可以将参数替换所需要的类型，使用模板比使用宏更加清晰和简单。

参考：Thinking in C++, Chapter 16

模板重载

模板语法：template <typename/class T> void func(T &, T &);

其中typename和class都可以表示类或者原始类型(int、double、char等)，后面是函数函数返回类型void，函数名func，参数类型为T&，编译器会将T&转为所需要的类型，如int&、double&。

#include <iostream>

using namespace std;

/****************************/
//template overloading

template <typename T>
void Swap(T &a, T &b);

template <typename T>
void Swap(T *a, T *b, int);

/****************************/

int main()
{
    int a = 5, b = 7;
    Swap(a, b);     
    cout << "a:" << a << ", b:" << b <<endl;

    double c = 5.6, d = 7.8;
    Swap(c, d);
    cout << "c:" << c << ", d:" << d <<endl;

    string s("abc");
    string t("def");
    Swap(s, t);
    cout << s << endl;
    cout << t << endl;

    const int n = 3;
    int e[n] = {1,2,3};
    int f[n] = {4,5,6};

    cout << "before swap:" << endl;
    for(int i = 0; i < n; i++)
        cout << e[i] << " ";
    cout << endl;
    for(int i = 0; i < n; i++)
        cout << f[i] << " ";
    Swap(e, f, n);
    cout << endl;
    
    cout << "after swap:" << endl;
    for(int i = 0; i < n; i++)
        cout << e[i] << " ";
    cout << endl;
    for(int i = 0; i < n; i++)
        cout << f[i] << " ";
    
    return 0;
}

//template overloading definition
template <class T>
void Swap(T &a, T &b){
    T temp;
    temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

//template overloading definition
template <class T>
void Swap(T *a, T *b, int n){
    for(int i = 0; i < n; i++){
        T temp;
        temp = a[i];
        a[i] = b[i];
        b[i] = temp;
    }
}

输出如下：

显式实例化和显式具体化

显式实例化(explicit instantiation)，显式具体化(explicit specialization)。

显式实例化对应的是隐式实例化，上面的列子Swap(a, b)就是利用Swap的模板生成一个int类型的实例，即隐式实例化。

显式实例化语法：template void Swap<double>(double &, double &);

显示具体化语法：

template <> void Swap(double &, double &); 或者template<> void Swap<double>(double &, double &);

并且声明了显式具体化还需要对其进行定义，有了显式具体化告诉编译器不要使用Swap的原始模板来生成一个参数类型为double型Swap实例。

C++ Primer Plus书中写到：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

template <typename T>
void Swap(T &a, T &b);

template <typename T>
void Swap(T *a, T *b, int);

template <> void Swap<int>(int &, int &);   //explicit specialization，必须定义
template void Swap<double>(double &, double &);  //explicit instantiation


int main()
{
    double a = 3.4, b = 5.6;
    Swap(a, b);
    return 0;
}

//orginal template
template <class T>
void Swap(T &a, T &b){
    T temp;
    temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}


//显示具体化 (explicit specialization)
template <> void Swap<int>(int &a, int &b){
    int temp;
    temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}