模板-C++提高編程

C++的一種編程思想稱為泛型編程，用到的技術就是模板

C++提供兩種模板：函數模板和類模板。

1.函數模板

1.函數模板作用

建立一個通用函數，其返回值類型和形參類型可以用一個虛擬的類型來代替,提高代碼復用性，將類型參數化。

2.語法

template<typename T>
//函數聲明或定義

template--聲明創建模板

typename--表明其后面的符號是一種數據類型，可以用class代替

T--通用的數據類型，名稱可以替換，通常為大寫字母

3.例子

未應用模板（代碼復雜，通用性差）

void intswap(int& a, int& b)
{int c;c = a;a = b;b = c;
}
void doubleswap(double& a, double& b)
{double c;c = a;a = b;b = c;
}

應用模板（代碼簡潔，通用性強）

注意：函數模板一次只能對應一個函數，也就是說T不能多次重復使用

template<typename T>
void swap(T& a, T& b)
{T c;c = a;a = b;b = c;
}

4.模板使用方式

1.自動類型推導

swap(a,b)；

2.顯示指定類型

swap<int>(a,b)；

5.注意事項

1.自動類型推導

必須推導出一只的數據類型T才可以使用

反例：

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<typename T>
void swap(T& a, T& b)
{T c;c = a;a = b;b = c;
}
int main()
{int a=0;char b = '12';swap(a, b);return 0;
}

2.T的類型必須確定

模板必須要確定T的類型，才可以使用

反例：

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<typename T>
void swap()
{cout << "swap" << endl;
}
int main()
{swap();return 0;
}

6.案例

1.題目

對數組進行降序排序

2.代碼

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<typename T>
void sort(T a[],int len)
{T temp;int max ;for (int i = 0; i < len; i++){max = i;for (int j = i; j < len; j++){if (a[j] > a[max]){temp = a[j];a[j] = a[max];a[max] = temp;}}}
}
int main()
{char c[6] = "badce";sort(c,5);cout << c << endl;int a[6] = {4,5,2,3,1};sort(a, 5);for(int i=0;i<5;i++)cout << a[i] << endl;return 0;
}

3.結果

7.普通模板與函數模板區別

·普通函數可以發生自動類型轉換（隱式類型轉換）

·函數模板調用時，如果利用自動類型推導，則不會發生隱式類型轉換

·如果利用顯示指定類型的方式，可以發生隱式類型轉換

1.普通函數隱式類型轉換

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
int fun(int a, int b)
{return a + b;
}
int main()
{int a = 10;char c = 'c';//a=97,c=99cout << fun(a, c) << endl;return 0;
}

2.自動類型推導不可以使用

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<typename T>
int fun(T a, T b)
{return a + b;
}
int main()
{int a = 10;char c = 'c';cout << fun(a, c) << endl;return 0;
}

3.顯式指定類型可以使用

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<typename T>
int fun(T a, T b)
{return a + b;
}
int main()
{int a = 10;char c = 'c';cout << fun<int>(a, c) << endl;return 0;
}

4.建議

建議使用顯式指定類型的方式調用，這種更加明確。

8.普通函數與函數模板調用規則

1.函數模板可以發生重載

1.普通函數與函數模板重載

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<typename T>
void fun(T a)
{cout << "函數模板" << endl;
}
void  fun()
{cout << "普通函數" << endl;
}
int main()
{fun(1);fun();return 0;
}

2.函數模板之間的重載

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<typename T>
void fun(T a)
{cout << "函數模板" << endl;
}
template<typename T>
void fun(T a,T b)
{cout << "重載函數模板" << endl;
}
int main()
{fun(1);fun(1, 1);return 0;
}

2.調用優先級

如果普通函數和函數模板都可以調用，優先調用函數模板

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<typename T>
void fun(T a)
{cout << "函數模板" << endl;
}
void  fun( int a)
{cout << "普通函數" << endl;
}
int main()
{fun(1);return 0;
}

注意：就算普通函數只有一個聲明也不會調用函數模板（會報錯）。

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<typename T>
void fun(T a)
{cout << "函數模板" << endl;
}
void  fun(int a);
int main()
{fun(1);return 0;
}

3.強制調用模板函數

通過空模板參數列表，強制調用函數模板

fun<>(1);

4.發生隱式類型轉換時的優先級

當普通函數發生隱式類型轉換時，會優先調用函數模板（程序會使用最優選擇）

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<typename T>
void fun(T a)
{cout << "函數模板" << endl;
}
void fun(char a)
{cout << "普通函數調用" << endl;
}
int main()
{fun(1);return 0;
}

2.類模板

1.定義

建立一個通用類，類中的成員數據類型可以不具體指定，用一個虛擬的類型來代替。

2.語法

template<typename T>
//類

template--聲明創建模板

typename--表明其后面的符號是一種數據類型，可以用class代替

T--通用的數據類型，名稱可以替換，通常為大寫字母

3.例子

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<class A,class B>
class person
{
public:person(A name, B age){this->name = name;this->age = age;}void show(){cout << this->name << this->age << endl;}A name;B age;
};
int main()
{person<string, int>p1("孫悟空", 999);p1.show();return 0;
}

4.類模板與函數模板區別

1.類模板不可以使用自動類型推導，只能自己設置類型。

2.類模板的模板參數列表中可以默認參數

模板參數表:即為尖括號里面的

template<class A,class B>

默認參數

template<class A,class B=int>

5.類模板中的成員函數創建時機

只要不去調用，就不會創建，所以a.fun()不會報錯

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<class A>
class person
{
public:A a;void fun(){a.fun1();}
};
int main()
{return 0;
}

6.類模板對象做函數參數

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<class A,class B>
class person
{
public:A name;B age;person(A name, B age){this->name = name;this->age=age;}void show(){cout << this->name << endl;cout << this->age << endl;}
};
void fun(person<string, int>&p1)
{p1.show();
}
int main()
{person<string, int>p1("孫悟空", 100);fun(p1);return 0;
}

此時的函數參數應該是“person<string, int>&p1”

7.函數模板參數模板化

使用函數模板來提高復用性

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<class A,class B>
class person
{
public:A name;B age;person(A name, B age){this->name = name;this->age=age;}void show(){cout << this->name << endl;cout << this->age << endl;}
};
template<class T1,class T2>
void fun(person<T1, T2>&p1)
{p1.show();
}
int main()
{person<string, int>p1("孫悟空", 100);fun(p1);return 0;
}

1.類型顯示方法

如果想顯示出自動類型轉換的類型是什么，可以用這個方法

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<class A,class B>
class person
{
public:A name;B age;person(A name, B age){this->name = name;this->age=age;}void show(){cout <<"姓名:" << this->name << endl;cout << "年齡:" << this->age << endl;}
};
template<class T1,class T2>
void fun(person<T1, T2>&p1)
{p1.show();cout <<"T1的類型：" << typeid(T1).name() << endl;cout <<"T2的類型：" << typeid(T2).name() << endl;
}
int main()
{person<string, int>p1("孫悟空", 100);fun(p1);return 0;
}

8.將做參數的整個類都模板化

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<class A,class B>
class person
{
public:A name;B age;person(A name, B age){this->name = name;this->age=age;}void show(){cout <<"姓名:" << this->name << endl;cout << "年齡:" << this->age << endl;}
};
template<class T>
void fun(T &p1)
{p1.show();cout << "T的數據類型：" << typeid(T).name() << endl;
}
int main()
{person<string, int>p1("孫悟空", 100);fun(p1);return 0;
}

9.類模板與繼承

父類如果是一個模板，子類在繼承時需要指出他的數據類型

1.手動指定數據類型

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<class T>
class base
{
public:T a;
};
class son :public base<int>
{};
int main()
{return 0;
}

2.將子類也變為模板

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<class T>
class base
{
public:T a;
};
template<class T1,class T2>
class son :public base<T2>
{
public:T1 a;
};
int main()
{son<string, int>p1;return 0;
}

10.類模板的函數類外實現

1.構造函數的類外實現

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<class T1,class T2>
class person
{
public:T1 name;T2 age;person(T1 name, T2 age);
};
template<class T1,class T2>
person<T1,T2>::person(T1 name,T2 age)
{this->name = name;this->age = age;
}
int main()
{return 0;
}

2.成員函數的類外實現

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<class T1,class T2>
class person
{
public:T1 name;T2 age;person(T1 name,T2 age);void fun();
};
template<class T1, class T2>
person<T1, T2>::person(T1 name, T2 age)
{this->name = name;this->age = age;
}
template<class T1,class T2>
void person<T1, T2>::fun()
{cout << name << endl;cout << age << endl;
}
int main()
{person<string, int>p("埃里給", 18);p.fun();return 0;
}

11.類模板分文件編寫

該程序包含一個頭文件和一個源文件，頭文件負責函數實現，源文件負責函數調用

.hpp后綴名：約定俗成的包含類模板的聲明與實現。

1.頭文件（person.hpp）

#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<class T1, class T2>
class person
{
public:person(T1 name, T2 age);void show();T1 name;T2 age;
};
template<class T1, class T2>
person<T1, T2>::person(T1 name, T2 age)
{this->name = name;this->age = age;
}
template<class T1, class T2>
void person<T1, T2>::show()
{cout << name << endl;cout << age << endl;
}

2.源文件

#include"person.hpp"
int main()
{person<string,int>p("埃里給", 18);p.show();return 0;
}

3.輸出結果

12.類模板與友元

不想寫了，想寫的時候補上