模 板 模板 模板
- 1.模板-模板的概念
- 2.模板-函数模板基本语法
- 3.模板-函数模板注意事项
- 4.模板-函数模板案例-数组排序
- 5.模板-普通函数与函数模板区别
- 6.模板-普通函数与函数模板调用规则
- 7.模板-模板的局限性
- 8.模板-类模板基本语法
- 9.模板-类模板与函数模板区别
- 10.模板-类模板中成员函数创建时机
- 11.模板-类模板对象做函数参数
- 12.模板-类模板与继承
- 13.模板-类模板成员函数类外实现
- 14.模板-类模板分文件编写
- 15.模板-类模板与友元
- 16.模板-类模板案例-数组类封装的需求分析
- 17.模板-类模板案例-数组类封装（上）
- 18.模板-类模板案例-数组类封装（下）
1.模板-模板的概念
模板就是建立通用的模具，大大提高复用性
模板的特点:
- 模板不可以直接使用，它只是一个框架
- 模板的通用并不是万能的
2.模板-函数模板基本语法
C++另一种编程思想称为泛型编程，主要利用的技术就是模板
C++提供两种模板机制:函数模板和类模板
函数模板
函数模板作用:建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。
语法:
template<typename T>
函数声明或定义
解释:
template ---声明创建模板
typename ---表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替
T---通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母
#include <iostream>
using namespace std;
// 函数模板
// 交换两个整数型
void swapInt(int &a,int &b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
// 交换两个浮点型
void swapDouble(double& a, double& b)
{
double temp = a;
a = b;
b = temp;
}
void test01()
{
int a = 10;
int b = 20;
swapInt(a, b);
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
double c = 10.1;
double d = 20.1;
swapDouble(c, d);
cout << "c = " << c << endl;
cout << "d = " << d << endl;
}
//函数模板
template<typename T> //声明一个模板，告诉编译器后面代码中紧跟着的T不要报错，T是一个通用数据类型
void mySwap(T &a,T&b)
{
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
void test02()
{
int a = 10;
int b = 20;
//利用函数模板交换
//两种方式使用函数模板
//1、自动类型推导
mySwap(a, b);
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
double c = 10.1;
double d = 20.1;
//2、显示指定类型
mySwap<double>(c, d);
cout << "c = " << c << endl;
cout << "d = " << d << endl;
}
int main()
{
test01();
test02();
return 0;
}
1.函数模板利用关键字
template
2.使用函数模板有两种方式:自动类型推导、显示指定类型
3.模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化
3.模板-函数模板注意事项
注意事项
- 自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
- 模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
#include <iostream>
using namespace std;
//注意事项
template<class T>
void mySwap(T&a,T&b)
{
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
//1- 自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T, 才可以使用
void test01()
{
int a=100;
int b=200;
char c = 'c';
//mySwap(a，b);//正确!
//mySwap(a，c);//错误!推导不出一致的T类型
mySwap(a, b);
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
}
//2- 模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
template<class T>
void func()
{
cout << "func 调用" << endl;
}
void test02()
{
// func(); // 错误
func<int>(); //2- 模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
}
int main()
{
test01();
test02();
return 0;
}
使用模板时必须确定出通用数据类型T，并且能够推导出一致的类型
4.模板-函数模板案例-数组排序
案例描述:
- 利用函数模板封装一个排序的函数，可以对不同数据类型数组进行排序
- 排序规则从大到小，排序算法为选择排序
- 分别利用char数组和int数组进行测试
#include <iostream>
using namespace std;
// 实现通用对数组进行排序的函数
// 规则 从大到小
// 算法 选择
// 测试 char数组、int数组
// 交换数组模板
template<class T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
// 排序数组
template<class T>
void mySort(T arr[],int len)
{
for (int i = 0;i<len;i++)
{
int max = i;
for (int j = i + 1; j < len; j++)
{
if (arr[max]<arr[j])
{
max = j;
}
}
if (max != i)
{
mySwap(arr[max], arr[i]);
}
}
}
// 打印模板
template<class T>
void printArr(T arr[],int len)
{
for (int i = 0; i < len; i++)
{
cout << arr[i] << " ";
}
cout << endl;
}
void test01()
{
char charArr[] = "babccceeff";
int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);
mySort(charArr, num);
printArr(charArr,num);
}
void test02()
{
int intArr[] = {5,1,39,1,23,5,61};
int num = sizeof(intArr) / sizeof(int);
mySort(intArr, num);
printArr(intArr, num);
}
int main()
{
test01();
test02();
return 0;
}
5.模板-普通函数与函数模板区别
普通函数与函数模板区别:
- 普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换)
- 函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
- 如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换
#include <iostream>
using namespace std;
//普通函数与函数模板区别:
//
//1.普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换)
//2.函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
//3.如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换
// 普通函数
int myAdd01(int a,int b)
{
return a + b;
}
// 模板函数
template<class T>
T myAdd02(T a, T b)
{
return a + b;
}
void test01()
{
int a = 10;
int b = 20;
char c = 'c'; // a - 97 c - 99
cout << myAdd01(a, b) << endl;
cout << myAdd01(a, c) << endl;
//自动类型推导,不可以发生隐式类型转换
cout << myAdd02(a, b) << endl;
// cout << myAdd02(a, c) << endl; //错误
//显示指定类型,可以发生隐式类型转换
cout << myAdd02<int>(a, c) << endl;
}
int main()
{
test01();
return 0;
}
总结:建议使用显示指定类型的方式，调用函数模板，因为可以自己确定通用类型T
6.模板-普通函数与函数模板调用规则
调用规则如下:
- 1 如果函数模板和普通函数都可以实现，
优先调用普通函数- 2 可以通过
空模板参数列表来强制调用函数模辉- 3 函数模板也可以发生重载
- 4 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
#include <iostream>
using namespace std;
//普通函数与函数模板调用规则
//1 如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
//2 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模辉
//3 函数模板也可以发生重载
//4 如果函数模板可以产生更好的匹配, 优先调用函数模板
void myPrint(int a ,int b)
{
cout << "调用的普通函数" << endl;
}
template<class T>
void myPrint(T a,T b)
{
cout << "调用的函数模板" << endl;
}
void test01()
{
int a=10;
int b=20;
myPrint(a, b);
}
int main()
{
test01();
return 0;
}
#include <iostream>
using namespace std;
//普通函数与函数模板调用规则
//1 如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
//2 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模辉
//3 函数模板也可以发生重载
//4 如果函数模板可以产生更好的匹配, 优先调用函数模板
void myPrint(int a ,int b)
{
cout << "调用的普通函数" << endl;
}
template<class T>
void myPrint(T a,T b)
{
cout << "调用的函数模板" << endl;
}
void test01()
{
int a=10;
int b=20;
//myPrint(a, b);
//通过空模板参数列表，强制调用函数模板
myPrint<>(a, b);
}
int main()
{
test01();
return 0;
}
#include <iostream>
using namespace std;
//普通函数与函数模板调用规则
//1 如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
//2 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模辉
//3 函数模板也可以发生重载
//4 如果函数模板可以产生更好的匹配, 优先调用函数模板
void myPrint(int a ,int b)
{
cout << "调用的普通函数" << endl;
}
template<class T>
void myPrint(T a,T b)
{
cout << "调用的函数模板" << endl;
}
template<class T>
void myPrint(T a, T b,T c)
{
cout << "调用的重载函数模板" << endl;
}
void test01()
{
int a=10;
int b=20;
//1 如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
myPrint(a, b);
//2.通过空模板参数列表，强制调用函数模板
myPrint<>(a, b);
//3 函数模板也可以发生重载
myPrint(a, b, 200);
//4 如果函数模板可以产生更好的匹配, 优先调用函数模板
char c1 = 'a';
char c2 = 'b';
myPrint(c1, c2);
}
int main()
{
test01();
return 0;
}
总结:既然提供了函数模板，最好就不要提供普通函数，否则容易出现二义性
7.模板-模板的局限性
模板的通用性并不是万能的
因此C++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板
#include <iostream>
using namespace std;
//模板的通用性并不是万能的
//因此C++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板
// 对比两个数据是否相等的函数
template<class T>
bool myCompare(T &a,T &b)
{
if (a == b)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
void test01()
{
int a = 10;
int b = 10;
bool ret = myCompare(a, b);
if (ret)
{
cout << "a == b" << endl;
}
else {
cout << "a != b" << endl;
}
}
int main()
{
test01();
return 0;
}
#include <iostream>
using namespace std;
//模板的通用性并不是万能的
//因此C++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板
class Person
{
public:
// 姓名
string my_name;
// 年龄
int my_age;
Person(string name,int age) {
this->my_name = name;
this->my_age = age;
}
};
// 对比两个数据是否相等的函数
template<class T>
bool myCompare(T &a,T &b)
{
if (a == b)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
//为这些特定的类型提供具体化的模板
template<> bool myCompare(Person& p1, Person& p2)
{
if (p1.my_name == p2.my_name && p1.my_age == p2.my_age)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
void test01()
{
int a = 10;
int b = 10;
bool ret = myCompare(a, b);
if (ret)
{
cout << "a == b" << endl;
}
else {
cout << "a != b" << endl;
}
}
void test02()
{
Person p1("Major",22);
Person p2("Major", 202);
bool ret = myCompare(p1, p2);
if (ret)
{
cout << "p1 == p2" << endl;
}
else {
cout << "p1 != p2" << endl;
}
}
int main()
{
test02();
return 0;
}
利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化
学习模板并不是为了写模板。而是在STL能够运用系统提供的模板
8.模板-类模板基本语法
类模板作用:
建立一个通用类，类中的成员数据类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。
语法:
template<typename T>
类
解释:
template —声明创建模板
typename —表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替
T —通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母
#include <iostream>
using namespace std;
// 类模板
template<class NameType ,class AgeType>
class Person
{
public:
NameType my_name;
AgeType my_age;
Person(NameType name, AgeType age)
{
this->my_name = name;
this->my_age = age;
}
void showPerson()
{
cout << "name: " << this->my_name << "age: " << this->my_age << endl;
}
};
void test01()
{
Person<string, int> p1("Major_S",999999);
p1.showPerson();
}
int main()
{
test01();
return 0;
}
9.模板-类模板与函数模板区别
类模板与函数模板区别主要有两点:
1.类模板没有自动类型推导的使用方式
2.类模板在模板参数列表中可以有默认参数
#include <iostream>
using namespace std;
//
//类模板与函数模板区别主要有两点:
//1.类模板没有自动类型推导的使用方式
//2.类模板在模板参数列表中可以有默认参数
template<class NameType,class AgeType =int>
class Person
{
public:
NameType myName;
AgeType myAge;
Person(NameType name, AgeType age)
{
this->myName = name;
this->myAge = age;
}
void showPerson()
{
cout << "name: " << this->myName << "age = " << this->myAge << endl;
}
};
//1.类模板没有自动类型推导的使用方式
void test01()
{
// Person p("Major",222); 错误
Person<string,int> p("Major", 222);
}
//2.类模板在模板参数列表中可以有默认参数
void test02()
{
// Person p("Major",222); 错误
Person<string> p("Major357", 222);
p.showPerson();
}
int main()
{
test01();
test02();
return 0;
}
- 类模板使用只能用显示指定类型方式
- 类模板中的模板参数列表可以有默认参数
10.模板-类模板中成员函数创建时机
类模板中成员函数和普通类中成员函数创建时机是有区别的;
- 普通类中的成员函数一开始就可以创建
- 类模板中的成员函数在调用时才创建
#include <iostream>
using namespace std;
// 类模板中成员函数创建时机
// 类模板中成员函数在调用时才去创建
class Person1
{
public:
void showPerson1()
{
cout << "Person1 show" << endl;
}
};
class Person2
{
public:
void showPerson2()
{
cout << "Person2 show" << endl;
}
};
template<class T>
class MyClass
{
public:
T obj;
// 类模板中的成员函数
void func1()
{
obj.showPerson1();
}
void func2()
{
obj.showPerson2();
}
};
void test01()
{
MyClass<Person1> m;
m.func1();
MyClass<Person2> m2;
m2.func2();
}
int main()
{
test01();
return 0;
}
总结:
类模板中的成员函数并不是一开始就创建的，在调用时才去创建
11.模板-类模板对象做函数参数
类模板对象做函数参数
—共有三种传入方式:
1.指定传入的类型—直接显示对象的数据类型
⒉参数模板化—将对象中的参数变为模板进行传递
3.整个类模板化—将这个对象类型模板化进行传递
#include <iostream>
using namespace std;
//类模板对象做函数参数
//—共有三种传入方式 :
//1.指定传入的类型—直接显示对象的数据类型
//2.参数模板化—将对象中的参数变为模板进行传递
//3.整个类模板化—将这个对象类型模板化进行传递
template<class T1,class T2>
class Person
{
public:
T1 my_name;
T2 my_age;
Person(T1 name, T2 age)
{
this->my_name = name;
this->my_age = age;
}
void showPerson()
{
cout << "姓名：" << this->my_name << " 年龄： " << this->my_age << endl;
}
};
//—共有三种传入方式 :
//1.指定传入的类型—直接显示对象的数据类型
void printPerson1(Person<string, int>& p)
{
p.showPerson();
}
void test01()
{
Person<string, int>p("major",18);
printPerson1(p);
}
//2.参数模板化—将对象中的参数变为模板进行传递
//3.整个类模板化—将这个对象类型模板化进行传递
int main()
{
test01();
return 0;
}
#include <iostream>
using namespace std;
//类模板对象做函数参数
//—共有三种传入方式 :
//1.指定传入的类型—直接显示对象的数据类型
//2.参数模板化—将对象中的参数变为模板进行传递
//3.整个类模板化—将这个对象类型模板化进行传递
template<class T1,class T2>
class Person
{
public:
T1 my_name;
T2 my_age;
Person(T1 name, T2 age)
{
this->my_name = name;
this->my_age = age;
}
void showPerson()
{
cout << "姓名：" << this->my_name << " 年龄： " << this->my_age << endl;
}
};
//—共有三种传入方式 :
//1.指定传入的类型—直接显示对象的数据类型
void printPerson1(Person<string, int>& p)
{
p.showPerson();
}
void test01()
{
Person<string, int>p("major",18);
printPerson1(p);
}
//2.参数模板化—将对象中的参数变为模板进行传递
template<class T1,class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>& p)
{
p.showPerson();
cout << "T1's type:" << typeid(T1).name() << endl;
cout << "T2's type:" << typeid(T2).name() << endl;
}
void test02()
{
Person<string, int>p2("major2", 20);
printPerson2(p2);
}
//3.整个类模板化—将这个对象类型模板化进行传递
template<class T>
void printPerson3(T& p)
{
p.showPerson();
cout << "T's type:" << typeid(T).name() << endl;
}
void test03()
{
Person<string, int>p3("major3", 30);
printPerson3(p3);
}
int main()
{
test02();
test03();
return 0;
}
总结:
- 通过类模板创建的对象，可以有三种方式向函数中进行传参
- 使用比较广泛是第一种:指定传入的类型
12.模板-类模板与继承
当类模板碰到继承时，需要注意一下几点:
- 当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，要指定出父类中T的类型
- 如果不指定，编译器无法给子类分配内存
- 如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需变为类模板
#include <iostream>
using namespace std;
// 类模板与继承
template<class T>
class Base
{
T m;
};
//class Son :public Base //错误，必须要知道父类中的T类型，才能继承给子类
class Son : public Base<int>
{
};
void test01()
{
Son s1;
}
//如果想灵活指定父类中T类型，子类也需要变类模板
template<class T1,class T2>
class Son2 : public Base<T2>
{
public:
Son2()
{
cout << "T1's type" << typeid(T1).name() << endl;
cout << "T2's type" << typeid(T2).name() << endl;
}
T1 obj;
};
void test02()
{
Son2<int,char>S2;
}
int main()
{
//test01();
test02();
return 0;
}
总结:如果父类是类模板，子类需要指定出父类中T的数据类型
13.模板-类模板成员函数类外实现
#include <iostream>
using namespace std;
// 类模板成员函数类外实现
template<class T1,class T2>
class Person
{
public:
T1 my_name;
T2 my_age;
Person(T1 name, T2 age);
//{
// this->my_name = name;
// this->my_age = age;
//}
void showPerson();
//{
// cout << "姓名：" << this->my_name << " 年龄：" << this->my_age << endl;
//}
};
// 构造函数类外实现
template<class T1,class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
{
this->my_name = name;
this->my_age = age;
}
// 成员函数的类外实现
template<class T1,class T2>
void Person<T1,T2>::showPerson()
{
cout << "姓名：" << this->my_name << " 年龄：" << this->my_age << endl;
}
void test01()
{
Person<string, int> P("major", 22);
P.showPerson();
}
int main()
{
test01();
return 0;
}
14.模板-类模板分文件编写
问题:
- 类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到
解决:
- 解决方式1:直接包含.cpp源文件
- 解决方式2:将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为.hpp，hpp是约定的名称，并不是强制
#include <iostream>
//第一种解决方式，直接包含源文件
#include "person.cpp"
//第二种解决方式，将.h和.cpp中的内容写到一起，将后缀名改为. hpp文件
// #include "person. hpp"
using namespace std;
// 类模板分文件编写问题以及解决
// 类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到
//template<class T1,class T2>
//class Person
//{
//public:
// T1 my_name;
// T2 my_age;
// Person(T1 name, T2 age);
// //{
// // this->my_name = name;
// // this->my_age = age;
// //}
//
// void showPerson();
// //{
// // cout << "姓名：" << this->my_name << " 年龄：" << this->my_age << endl;
// //}
//
//
//};
// 构造函数类外实现
//template<class T1,class T2>
//Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
//{
// this->my_name = name;
// this->my_age = age;
//}
//
成员函数的类外实现
//template<class T1,class T2>
//void Person<T1,T2>::showPerson()
//{
// cout << "姓名：" << this->my_name << " 年龄：" << this->my_age << endl;
//}
void test01()
{
Person<string, int> P("major", 22);
P.showPerson();
}
int main()
{
test01();
return 0;
}
总结:主流的解决方式是第二种，将类模板成员函数写到一起，并将后缀名改为.hpp
15.模板-类模板与友元
掌握类模板配合友元函数的类内和类外实现
- 全局函数类内实现-直接在类内声明友元即可
- 全局函数类外实现–需要提前让编译器知道全局函数的存在
总结:建议全局函数做类内实现，用法简单，而且编译器可以直接识别
16.模板-类模板案例-数组类封装的需求分析
17.模板-类模板案例-数组类封装（上）
18.模板-类模板案例-数组类封装（下）
