C++圖文并茂分析講解模板

更新時間：2022年09月15日 15:38:46 作者：龜龜不斷向前

C++語言的模板技術(shù)包括函數(shù)模板和類模板，模板技術(shù)是一種代碼重用技術(shù)，函數(shù)和類是C++語言中兩種主要的重用代碼形式，這篇文章主要介紹了C++函數(shù)模板和類模板,需要的朋友可以參考下

1.內(nèi)容引入

? 不知道大家是否在高中時背過英語范文模板，以下就是博主的回憶：

? 這篇模板是一些英語比較好的老師寫的。

? 每當(dāng)碰到感謝信時，我都會狂喜，盡管感謝的內(nèi)容不同，地點(diǎn)不同，我都可以去根據(jù)模板，再根據(jù)作文分析模板的那些空對應(yīng)應(yīng)該填入什么。

其實(shí)呢c++中也用模板，但是這個時候，我們是寫模板的人，而編譯器變成了那個根據(jù)模板照葫蘆畫瓢的人

2.模板函數(shù)

C語言寫交換函數(shù)

#include<iostream>
using namespace std;
void Swapi(int* a, int* b)
{
	int tmp = *a;
	*a = *b;
	*b = tmp;
}
void Swapd(double* a, double* b)
{
	double tmp = *a;
	*a = *b;
	*b = tmp;
}
//……
int main()
{
	int a = 1, b = 2;
	Swapi(&a, &b);
	double c = 1.1, d = 2.2;
	Swapd(&c, &d);
	return 0;
}

? 要實(shí)現(xiàn)不同類型的交換，實(shí)參不僅要傳地址，而且不同類型的函數(shù)的名字要保持不同

至于為什么會這樣，大家可以去看看我的文章。解釋了為什么c語言不支持函數(shù)重載：

傳送門

C++寫交換函數(shù)

#include<iostream>
using namespace std;
void Swap(int& x, int& y)
{
	int tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}
void Swap(double& x, double& y)
{
	double tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}
//……
int main()
{
	int a = 1, b = 2;
	Swap(a, b);
	double c = 1.1, d = 2.2;
	Swap(c, d);
	return 0;
}

? C++在語法上增加了引用和函數(shù)重載，在一定程度上彌補(bǔ)了c語言的不足，但是上述代碼明明邏輯很相似，卻還是要我們?nèi)?shí)現(xiàn)不同類型的代碼，對于我們這種懶人來說，簡直就是煎熬

? 但是計算機(jī)他是一個任勞任怨的好鐵，不來不會感到疲勞，厭倦，是一個頭腦優(yōu)點(diǎn)笨笨的但是計算能力超強(qiáng)的大鐵塊。

模板交換函數(shù)的語法及其原理

語法

#include<iostream>
using namespace std;
template <class T>
void Swap(T& x, T& y)
{
	T tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}
int main()
{
	int a = 1, b = 2;
	Swap(a, b);
	double c = 1.1, d = 2.2;
	Swap(c, d);
	return 0;
}

? 這樣寫交換函數(shù)是不是就輕松多了，但是我們思考以下，上述代碼調(diào)用的是一個Swap函數(shù)還是兩個Swap函數(shù)呢？

回顧我們說的模板，是我們寫的模板，然后編譯器照著模板幫我們寫出了int和double類型的交換函數(shù)。

原理

圖解：

我們也可以通過調(diào)試上述代碼，轉(zhuǎn)到反匯編，看看調(diào)用的函數(shù)是否真的是不同的函數(shù)。

理解顯示實(shí)例化和隱式實(shí)例化

我們那模板加法函數(shù)來理解

#include<iostream>
using namespace std;
T Add(const T& x,const T& y)
{
	return x + y;
}
int main()
{
	int a = 1, b = 2;
	double c = 1.1, d = 2.2;
	cout << Add(a, b) << endl;//編譯器要自己推類型的是隱式實(shí)例化
	cout << Add(c, d) << endl;
	//cout << Add(a, c) << endl;//error這樣的寫法就錯了，為難編譯器了，編譯器也推不出來了
	cout << Add<int>(a, c) << endl;//不需要編譯器去推的是顯示實(shí)例化
	cout << Add<double>(b, d) << endl;
	cout << Add(a, (int)c) << endl;
	return 0;
}

編譯器要自己去推T是什么類型的，就是隱式實(shí)例化

而由我們告訴編譯器T是什么類型的，就是顯示實(shí)例化

關(guān)于編譯器也是懶人這件事

我們來看幾道模板函數(shù)的代碼來看看編譯器是如何做事的：

#include<iostream>
using namespace std;
int Add(int left, int right)
{
	return left + right;
}
// 通用加法函數(shù)
template<class T>
T Add(T left, T right)
{
	return left + right;
}
int main()
{
	Add(1, 2);       // 與非模板函數(shù)匹配，編譯器不需要特化
	Add<int>(1, 2);  // 調(diào)用編譯器特化的Add版本
	return 0;
}

? 如果調(diào)試了上述代碼就會發(fā)現(xiàn)，編譯器第一次調(diào)用的是第一個Add函數(shù)，第二次由于我們的指定，編譯器調(diào)用的是模板加法函數(shù)。

#include<iostream>
using namespace std;
int Add(int left, int right)
{
	return left + right;
}
template < class T1, class T2>
T1 Add(const T1 x,const T2 y)
{
	return x + y;
}
int main()
{
	Add(1, 2);
	Add(1, 2.0);//如果不寫模板，會進(jìn)行一個類型轉(zhuǎn)換，再去調(diào)用第一個
	return 0;
}

3.類模板

由于c++的順序表是用vector表示的，下面咱們的類名也用vector表示

像以前我們實(shí)現(xiàn)一個順序表是這樣的。

typedef int VDateType;
class vector
{
public:
	//……
private:
	VDateType* _a;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
};
int main()
{
	vector v1;
	vector v2;
	return 0;
}

但是我們無法讓v1是int類型的順序表，v2是double類型的順序表。

用模板類來實(shí)現(xiàn)

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
namespace kcc
{
	template<class T>
	class vector
	{
	public:
		vector()
			:_a(nullptr)
			, _size(0)
			, _capacity(0)
		{}
		// 拷貝構(gòu)造和operator= 這里涉及深淺拷貝問題，還挺復(fù)雜，后面具體再講
		~vector()
		{
			delete[] _a;
			_a = nullptr;
			_size = _capacity = 0;
		}
		void push_back(const T& x)
		{
			if (_size == _capacity)
			{
				int newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
				T* tmp = new T[newcapacity];
				if (_a)
				{
					memcpy(tmp, _a, sizeof(T) * _size);
					delete[] _a;
				}
				_a = tmp;
				_capacity = newcapacity;
			}
			_a[_size] = x;
			++_size;
		}
		// 讀+寫
		T& operator[](size_t pos);
		size_t size();
	private:
		T* _a;
		size_t _size;
		size_t _capacity;
	};
	// 模板不支持分離編譯，也就是聲明在.h ,定義在.cpp，原因后面再講
	// 建議就是定義在一個文件 xxx.h  xxx.hpp
	// 在類外面定義
	template<class T>
	T& vector<T>::operator[](size_t pos)
	{
		assert(pos < _size);
		return _a[pos];
	}
	template<class T>
	size_t vector<T>::size()
	{
		return _size;
	}
}
int main()
{
	kcc::vector<int> v1;		// int
	v1.push_back(1);
	v1.push_back(2);
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(4);
	// v1.operator[](3);
	//cout << v1[3] << endl;
	//cout << v1[5] << endl;
	for (size_t i = 0; i < v1.size(); ++i)
	{
		v1[i] *= 2;
	}
	cout << endl;
	for (size_t i = 0; i < v1.size(); ++i)
	{
		cout << v1[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	kcc::vector<double> v2;   // double
	v2.push_back(1.1);
	v2.push_back(2.2);
	v2.push_back(3.3);
	v2.push_back(4.4);
	for (size_t i = 0; i < v2.size(); ++i)
	{
		cout << v2[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

如果內(nèi)部成員函數(shù)在類的外面定義的話，要加上類名::

當(dāng)然了，本文章并不是重點(diǎn)介紹順序表vector的實(shí)現(xiàn)，而是讓大家看看類模板的效果

vector會在后續(xù)的文章中更新，敬請期待！

到此這篇關(guān)于C++圖文并茂分析講解模板的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++模板內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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