1.了解泛型編程

就好比活字印刷術(shù)，可以靈活調(diào)整印刷的板塊和內(nèi)容，比只能固定印刷某一個內(nèi)容的雕版印刷術(shù)效率更高，也讓印刷術(shù)由此得到了更廣泛的應(yīng)用。

在C++中，函數(shù)重載和模板的出現(xiàn)，讓泛型編程得到了實際的應(yīng)用。其中模板，就是類似活字印刷術(shù)一樣的存在。

2.函數(shù)模板

八八了那么多沒用的，讓我們來看看函數(shù)模板的語法實現(xiàn)吧

2.1簡單示例

下面是一個最簡單的交換函數(shù)的例子，通過標明模板參數(shù)T，讓編譯器自動識別函數(shù)傳參，并調(diào)用出不同的函數(shù)

template<typename T>
void Swap(T& left,T& right)
{
    T temp = left;
    left = right;
    right = temp;
}

其中，typename是定義模板的關(guān)鍵字，我們可以使用class來替代，但不能使用struct

可以看到，編譯器成功調(diào)用了Swap函數(shù)，交換了int類型和double類型

2.2多個模板參數(shù)

如果我們嘗試把int和double同時傳參給這個函數(shù)，會發(fā)生什么呢？

編譯器會報錯，表示模板參數(shù)T不明確

這時候我們有幾種解決方法

首先是將double強轉(zhuǎn)為int（反過來亦可）

你會發(fā)現(xiàn)還是不行，那是因為強轉(zhuǎn)并不支持用double引用int。所以我們把函數(shù)傳參中的引用去掉，即可正常調(diào)用這個函數(shù)（暫且不提傳引用和傳值的區(qū)別）

使用多個模板參數(shù)

和函數(shù)傳參類似，我們也可以設(shè)置多個模板參數(shù)

在下圖中，我使用typeid關(guān)鍵字來打印模板參數(shù)T1和T2的類型。

使用typeid需要包含頭文件#include <typeinfo>

可以看到，實際上函數(shù)在調(diào)用這個模板的時候，已經(jīng)實例化了這個函數(shù)（即替換模板參數(shù)為正確參數(shù)類型）這時候在后臺處理的時候，其實Show函數(shù)已經(jīng)實例化為了下面這個樣子

void Show(int left, double right)
{
    cout << typeid(left).name() << endl;
    cout << typeid(right).name() << endl;
}

2.3模板實例化

上面的方式，是編譯器自動幫我們實例化模板參數(shù)。在實際使用中，我們還可以自己指定實例化為什么類型

• 利用強制類型轉(zhuǎn)換
• 使用<int>直接指定實例化為int類型

使用第二種方式的時候，編譯器會對另外一個不匹配的參數(shù)進行隱式類型轉(zhuǎn)換。如果轉(zhuǎn)換不成功，則會報錯。

另外注意的是，函數(shù)模板參數(shù)T同樣可以用來作為返回值，但是不能通過返回值來推斷參數(shù)T的類型。比如下面這個函數(shù)，我們在使用的時候就需要直接指定模板參數(shù)T，而不能寫一個int* ptr=test(10)讓編譯器通過“返回值是int*接收的，所以函數(shù)模板參數(shù)T是int”來推斷。

template<typename T>
T* test(int num)
{
	return new T[num];
}

函數(shù)模板支持給予參數(shù)缺省值

當一個參數(shù)不確定的時候，函數(shù)模板是支持給予缺省值的

template<typename T=char>
T* test(int num)
{
	return new T[num];
}

比如這樣，當我們沒有直接指定的時候，編譯器就會將T作為char類型，返回一個num大小的char（一個字節(jié)）的空間

注意：當有多個模板參數(shù)時，缺省值需要從右往左給

函數(shù)模板的傳參也支持缺省值

template<typename T1>
void Add(T1 left, T1 right=10)
{
    cout << "Add temp "<<typeid(left).name() << " " << typeid(right).name() << endl;
    cout << left + right << endl << endl;
}
int main()
{
    int a=1;
    Add(a);
}

在這種情況下，編譯器會正確調(diào)用該函數(shù)模板

2.4模板和普通函數(shù)同時存在

以Add函數(shù)為例，在函數(shù)模板存在的同時，我們還可以單獨寫一個int類型的add函數(shù)。這都歸功于函數(shù)重載的存在。

同時，我們還可以使用<int>來指定函數(shù)模板重載為已存在的Add函數(shù)。因為本質(zhì)上這兩個函數(shù)是不同的，并不會沖突。

函數(shù)在調(diào)用的時候，首先會去調(diào)用已經(jīng)存在的函數(shù)。當參數(shù)和已存在的函數(shù)不匹配時，才會調(diào)用函數(shù)模板

2.5函數(shù)模板不支持定義和聲明分離

一般情況下，我們都會在頭文件中生命函數(shù)，在另外一個源文件中定義函數(shù)。

但是模板是不支持這么做的！編譯器會報錯 鏈接錯誤

error LNK2019:無法解析的外部符號……

所以我們需要將函數(shù)模板的聲明和定義放在一個頭文件中。在部分使用場景，會使用.hpp來表示這個頭文件是包含了函數(shù)定義的（即.h和.cpp的集合體）。需要注意，這并不是一個硬性要求，你也可以直接使用.h，并將聲明和定義放入其中。

這是為什么呢？

因為單獨的.h聲明會在源文件頂部展開，而此時函數(shù)模板正常推演參數(shù)，但編譯器并沒有找到函數(shù)的實現(xiàn)，即這是一個沒有地址的函數(shù)。從而導致編譯器找不到函數(shù)的地址，產(chǎn)生了符號表的鏈接錯誤

有無解決辦法？

其實是有的，我們可以在模板函數(shù)定義的.cpp中對我們需要使用的函數(shù)進行顯式實例化指定

//頭文件
//聲明
template<typename T1>
void Add(T1 left, T1 right);
//源文件
//定義
template<typename T1>
void Add(T1 left, T1 right)
{
   cout << left + right << endl << endl;
}
//在源文件中顯式實例化
template
void Add<int>(int left, int right);
template
void Add<double>(double left, double right);

顯式實例化需要對我們要用的所有函數(shù)進行實例化，比如你需要用double類型，只顯示實例化了int類型是不行的，依舊會報錯。

這樣感覺非常多余……對吧！所以還是老老實實把聲明和定義放在同一個文件里面吧！

3.類模板

類模板的基本形式如下，這里作為一個小區(qū)分，我用class來當作模板參數(shù)名。實際上typename也是可以的

template<class T1, class T2, ...>class 類模板名{<!--{C}%3C!%2D%2D%20%2D%2D%3E-->// 類內(nèi)成員定義}; template<class T1, class T2, ...>
class 類模板名
{
// 類內(nèi)成員定義
};     

3.1簡單示例

下面用一個非常簡單的順序表代碼來演示一下類模板

template<class T>
class List
{
public:
    List(int capacity = 10)
        : _a(new T[capacity])
        , _size(0)
        , _capa(capacity)
    {}
 
    ~List();
    T& operator[](int pos)
    {
        assert(pos < _size);
        return _a[pos];
    }
private:
    T* _a;
    int _size;
    int _capa;
};
//類模板中函數(shù)放在類外進行定義時，需要加模板參數(shù)列表
template <class T>
List<T>::~List()
{
    delete[] _a;
    _size = _capa = 0;
}

可以看到，通過顯式實例化的方式，我們成功讓這個類模板變成了兩個不同類型的順序表

3.2成員函數(shù)聲明和定義分離

其中需要注意的是析構(gòu)函數(shù)，聲明和定義分離的時候（同一文件），在定義的時候也需要加上模板參數(shù)

//類模板中函數(shù)放在類外進行定義時，需要加模板參數(shù)列表
template <class T>
List<T>::~List()
{
    delete[] _a;
    _size = _capa = 0;
}

個人覺得這樣也非常麻煩，既然模板最好是聲明和定義放在同一個文件，那還不如直接將類的成員函數(shù)直接定義到類內(nèi)部。多省事！

如果是聲明和定義放在不同文件中，顯式實例化方式如下

template
class List <int>;
template
class List <double>;

需要什么類型的類，就得實例化這個類型。

到此這篇關(guān)于C++超詳細講解泛型的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++泛型內(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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