一、泛型编程

如何实现一个各种类型都能用的Swap函数?

void Swap(int& x, int& y)
{
	int tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}
void Swap(char& x, char& y)
{
	char tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}
void Swap(double& x, double& y)
{
	double tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}

使用函数重载虽然可以实现,但是有几个不好的地方:

①重载的函数仅仅是类型不同,代码复用效率比较低,只要有新类的出现,就需要用户自己增加对应的函数。

②代码的可维护性较低,一个出错可能所有的重载均出错。

那能否告诉编译器一个模具,让编译器根据不同类型利用该模具来生成代码呢?

模板初阶_函数模板

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。

二、函数模板

1、函数模板概念

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。

2、函数模板格式

template<typename T1,typename T2,......,typename Tn>

返回值类型 函数名(参数列表){}

template<typename T>
void Swap(T& x, T& y)
{
	T tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}

注意:type那么是用来定义模板参数的关键字,也可以用class

3、函数模板的原理

函数模板是一个蓝图,他本身并不是函数,是编译器使用特定方式产生具体类型函数的模具。所以其实模板就是将本来应该由我们做的重复的事交给了编译器。

模板初阶_初步使用_02

在编译器编译阶段,对于函数模板的使用,编译器需要根据传入的实参类型来推演生成对应的函数以供调用。比如:当用double类型使用函数模板时,编译器通过对实参类型的推演,将T确定为double类型,然后产生一份专门处理double类型的代码。

4、函数模板的实例化

用不同类型的参数使用函数模板时,称之为函数模板的实例化。模板参数实例化分为:隐式实例化和显示实例化

①隐式实例化:让编译器根据实参推演模板参数的实际类型

template <class T>
T Add(const T& x, const T& y)
{
	return x + y;
}
void Test3()
{
	int a = 1, b = 2;
	Add(a, b);
	char a1 = 'a', b1 = 'b';
	Add(a1, b1);
	double a2 = 1.1, b2 = 2.2;
	Add(a2, b2);

	//Add(a, b1); 
	//该语句不能通过编译,当编译器看到该实例化时,需要推演其参数类型,
	//通过实参a将T推演为int。通过实参b1将T推演为char,但模板参数只有一个T,
	//在模板中,编译期一般不会进行类型转换操作。

	//解决上述问题有两种方法:1.用户自己来强制转换  2.使用显示实例化
	Add(a, (int)b1);
}

②显示实例化:在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型

void Test4()
{
	int a = 1;
	char b = 'b';
	Add<int>(a, b);
}

如果类型不匹配,编译器会尝试进行隐式类型转换,如果无法转换成功编译器将会报错。

5、模板参数匹配原则

①一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在

template <class T>//函数模板
T Add(const T& x, const T& y)
{
	return x + y;
}
int Add(const int& x, const int& y)//非模板函数
{
	return x + y;
}
void Test5()
{
	int a = 3, b = 4;
	Add(a, b);//调用非模板函数
	Add<int>(a, b);//调用函数模板
}

②对于非模板函数和同名函数模板,如果其他条件都相同,在调用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。如果一个模板可以产生具有更好匹配的函数,那么将选择模板

template <class T1,class T2>//函数模板
T1 Add(const T1& x, const T2& y)
{
	return x + y;
}
int Add(const int& x, const int& y)//非模板函数
{
	return x + y;
}
void Test6()
{
	int a = 3, b = 4;
	double c = 3.1415;
	Add(a, b);//与非模板函数完全匹配,不需要函数模板实例化
	Add(a, c);//函数模板可以生成更匹配的版本编译器根据实参生成更加匹配的Add函数
}

③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

三、类模板

1、类模板格式

template <class T1, class T2, ......, class Tn>
class 类模板明
{
  //类成员定义
};


// 动态顺序表
// 注意:Vector不是具体的类,是编译器根据被实例化的类型生成具体类的模具
template<class T>
class Vector
{
public:
	Vector(size_t capacity = 10)
		: _pData(new T[capacity])
		, _size(0)
		, _capacity(capacity)
	{}
	// 使用析构函数演示:在类中声明,在类外定义。
	~Vector();
	void PushBack(const T& data);
		void PopBack();
		// ...
		size_t Size() { return _size; }
	T& operator[](size_t pos)
	{
		assert(pos < _size);
		return _pData[pos];
	}
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;
}

模板的声明和定义不要放在两个文件中,会出错。

2、类模板的实例化

类模板实例化与函数模板实例化不同,类模板实例化需要在类模板名字后面加<>,然后将实例化的类型放在<>中即可,类模板名字不是真正的类,实例化的结果才是真正的类

// Vector类名,Vector<int>才是类型
Vector<int> s1;
Vector<double> s2;