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(gè)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(shí)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(méi)用的，讓我們來(lái)看看函數(shù)模板的語(yǔ)法實(shí)現(xiàn)吧

2.1簡(jiǎn)單示例

下面是一個(gè)最簡(jiǎn)單的交換函數(shù)的例子，通過(guò)標(biāo)明模板參數(shù)T，讓編譯器自動(dòng)識(shí)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(lái)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(gè)模板參數(shù)

如果我們嘗試把int和double同時(shí)傳參給這個(gè)函數(shù)，會(huì)發(fā)生什么呢？

編譯器會(huì)報(bào)錯(cuò)，表示模板參數(shù)T不明確

這時(shí)候我們有幾種解決方法

首先是將double強(qiáng)轉(zhuǎn)為int（反過(guò)來(lái)亦可）

你會(huì)發(fā)現(xiàn)還是不行，那是因?yàn)閺?qiáng)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(gè)函數(shù)（暫且不提傳引用和傳值的區(qū)別）

使用多個(gè)模板參數(shù)

和函數(shù)傳參類似，我們也可以設(shè)置多個(gè)模板參數(shù)

在下圖中，我使用typeid關(guān)鍵字來(lái)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(shí)際上函數(shù)在調(diào)用這個(gè)模板的時(shí)候，已經(jīng)實(shí)例化了這個(gè)函數(shù)（即替換模板參數(shù)為正確參數(shù)類型）這時(shí)候在后臺(tái)處理的時(shí)候，其實(shí)Show函數(shù)已經(jīng)實(shí)例化為了下面這個(gè)樣子

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

2.3模板實(shí)例化

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

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

使用第二種方式的時(shí)候，編譯器會(huì)對(duì)另外一個(gè)不匹配的參數(shù)進(jìn)行隱式類型轉(zhuǎn)換。如果轉(zhuǎn)換不成功，則會(huì)報(bào)錯(cuò)。

另外注意的是，函數(shù)模板參數(shù)T同樣可以用來(lái)作為返回值，但是不能通過(guò)返回值來(lái)推斷參數(shù)T的類型。比如下面這個(gè)函數(shù)，我們?cè)谑褂玫臅r(shí)候就需要直接指定模板參數(shù)T，而不能寫一個(gè)int* ptr=test(10)讓編譯器通過(guò)“返回值是int*接收的，所以函數(shù)模板參數(shù)T是int”來(lái)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(dāng)一個(gè)參數(shù)不確定的時(shí)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(dāng)我們沒(méi)有直接指定的時(shí)候，編譯器就會(huì)將T作為char類型，返回一個(gè)num大小的char（一個(gè)字節(jié)）的空間

注意：當(dāng)有多個(gè)模板參數(shù)時(shí)，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(huì)正確調(diào)用該函數(shù)模板

2.4模板和普通函數(shù)同時(shí)存在

以Add函數(shù)為例，在函數(shù)模板存在的同時(shí)，我們還可以單獨(dú)寫一個(gè)int類型的add函數(shù)。這都?xì)w功于函數(shù)重載的存在。

同時(shí)，我們還可以使用<int>來(lái)指定函數(shù)模板重載為已存在的Add函數(shù)。因?yàn)楸举|(zhì)上這兩個(gè)函數(shù)是不同的，并不會(huì)沖突。

函數(shù)在調(diào)用的時(shí)候，首先會(huì)去調(diào)用已經(jīng)存在的函數(shù)。當(dāng)參數(shù)和已存在的函數(shù)不匹配時(shí)，才會(huì)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(huì)在頭文件中生命函數(shù)，在另外一個(gè)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(huì)報(bào)錯(cuò) 鏈接錯(cuò)誤

error LNK2019:無(wú)法解析的外部符號(hào)……

所以我們需要將函數(shù)模板的聲明和定義放在一個(gè)頭文件中。在部分使用場(chǎng)景，會(huì)使用.hpp來(lái)表示這個(gè)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(gè)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?yàn)閱为?dú)的.h聲明會(huì)在源文件頂部展開(kāi)，而此時(shí)函數(shù)模板正常推演參數(shù)，但編譯器并沒(méi)有找到函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，即這是一個(gè)沒(méi)有地址的函數(shù)。從而導(dǎo)致編譯器找不到函數(shù)的地址，產(chǎn)生了符號(hào)表的鏈接錯(cuò)誤

有無(wú)解決辦法？

其實(shí)是有的，我們可以在模板函數(shù)定義的.cpp中對(duì)我們需要使用的函數(shù)進(jìn)行顯式實(shí)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(shí)例化
template
void Add<int>(int left, int right);
template
void Add<double>(double left, double right);

顯式實(shí)例化需要對(duì)我們要用的所有函數(shù)進(jìn)行實(shí)例化，比如你需要用double類型，只顯示實(shí)例化了int類型是不行的，依舊會(huì)報(bào)錯(cuò)。

這樣感覺(jué)非常多余……對(duì)吧！所以還是老老實(shí)實(shí)把聲明和定義放在同一個(gè)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(gè)小區(qū)分，我用class來(lái)當(dāng)作模板參數(shù)名。實(shí)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(jiǎn)單示例

下面用一個(gè)非常簡(jiǎn)單的順序表代碼來(lái)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(jìn)行定義時(shí)，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(guò)顯式實(shí)例化的方式，我們成功讓這個(gè)類模板變成了兩個(gè)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(shí)候（同一文件），在定義的時(shí)候也需要加上模板參數(shù)

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

個(gè)人覺(jué)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(gè)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(shí)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(shí)例化這個(gè)類型。

到此這篇關(guān)于C++超詳細(xì)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(qǐng)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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