万能钥匙:解锁 C++ 模板的无限可能

1.泛型编程

1.1:交换两个数(C语言)

1.2:交换两个数(C++)

1.3:泛型编程

2:函数模板

2.1:函数模板的概念

2.2:函数模板的格式

编辑

2.3:函数模板的原理

2.4:模板的实例化

2.4.1:隐式实例化

2.4.2:显式实例化:在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型.

2.4.2.1:代码1

2.4.2.2:代码2(强制类型转换)

2.4.2.3:代码3(显式实例化)

2.5:模板参数的匹配规则

2.5.1:代码1(有现成的,匹配现成的)

2.5.2:代码2(有现成的,但是不能够匹配,有模版的前提下,就会选择自己实例化模板)

3.:类模板

3.1:类模板的定义格式

3.2:类模板的实例化

3.2.1:代码1

3.2.2:代码2(类模板中函数放在类外进行定义时,需要加模板参数列表)

1.泛型编程

在C语言阶段,我们交换两个数通过使用指针来进行交换，在C++阶段,有了引用以后,我们可以通过使用引用来交换两个数.

1.1:交换两个数(C语言)

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;void Swap(int *e1,int *e2)
{int temp = *e1;*e1 = *e2;*e2 = temp;
}int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d %d", &a, &b);printf("交换前:a = %d, b = %d\n", a, b);Swap(&a, &b);printf("交换后:a = %d, b = %d\n", a, b);return 0;
}

1.2:交换两个数(C++)

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;void Swap(int &e1,int &e2)
{int temp = e1;e1 = e2;e2 = temp;
}int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d %d", &a, &b);printf("交换前:a = %d, b = %d\n", a, b);Swap(a,b);printf("交换后:a = %d, b = %d\n", a, b);return 0;
}

但是,有个通病,如果这样子的话,针对不同的数据类型,我们每次在进行交换的时候,需要分别单独造轮子,那么极其不方便.

1.3:泛型编程


void Swap(int & element1,int & element2)
{int temp = element1;element1 = element2;element2 = temp;
}void Swap(double & element1,double & element2)
{double temp = element1;element1 = element2;element2 = temp;
}
void Swap(char & element1, char & element2)
{char temp = element1;element1 = element2;element2 = temp;
}

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,代码复用率比较低，只要有新类型出现时，就需要用户自己增加对应的函数.
2. 代码的可维护性比较低，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子,让编译器根据不同的类型利用该模子来生成代码 呢？

如果在 C++ 中，也能够存在这样一个模具，通过给这个模具中 填充不同材料 ( 类型 ) ，来 获得不同材料的铸件~

( 即生成具体类型的代码),那么会省力很多, 巧的是 前人早已将树栽好，我们只需要在此乘凉.

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

2:函数模板

2.1:函数模板的概念

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.

2.2:函数模板的格式

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

返回值类型函数名(参数列表){}

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;/*
* typename是用来定义模板参数的关键字,也可以使用class
*/
template<typename T>
void Swap(T & element1,T & element2)
{T temp = element1;element1 = element2;element2 = temp;
}int main()
{int a = 0;int b = 0;double c = 0.0;double d = 0.0;scanf("%d %d", &a, &b);printf("交换前:a = %d, b = %d\n", a, b);Swap(a,b);printf("交换后:a = %d, b = %d\n", a, b);scanf("%lf %lf", &c, &d);printf("交换前:c = %lf, d = %lf\n", c, d);Swap(c,d);printf("交换后:c = %lf, d = %lf\n", c, d);return 0;
}

2.3:函数模板的原理

那么如何解决上面的问题呢?瓦特改良蒸汽机，人类开始了工业革命，解放了生产力。机器生产淘汰掉了很多手工产品。本质是什么，重复的工作交给了机器去完成。有人给出了一句结论:懒人创造世界.

函数模板是一个蓝图，它本身并不是函数，是编译器用使用方式产生特定具体类型函数的模具。所以其实模板就是将本来应该我们做的重复的事情交给了编译器~

在编译器编译阶段 ，对于模板函数的使用， 编译器需要根据传入的实参类型来推演生成对应类型的函数 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 ，对于字符类型也是如此.