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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++語言的模板技術包括函數模板和類模板,模板技術是一種代碼重用技術,函數和類是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++函數模板和類模板,需要的朋友可以參考下

1.內容引入

? 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。

? 每當碰到感謝信時,我都會狂喜,盡管感謝的內容不同,地點不同,我都可以去根據模板,再根據作文分析模板的那些空對應應該填入什么。

其實呢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模板照葫蘆畫瓢的人

2.模板函數

C語言寫交換函數

#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;
}

? 要實現不同類型的交換,實參不僅要傳地址,而且不同類型的函數的名字要保持不同

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語言不支持函數重載:

傳送門

C++寫交換函數

#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重載,在一定程度上彌補了c語言的不足,但是上述代碼明明邏輯很相似,卻還是要我們去實現不同類型的代碼,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)點笨笨的但是計算能力超強的大鐵塊。

模板交換函數的語法及其原理

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;
}

? 這樣寫交換函數是不是就輕松多了,但是我們思考以下,上述代碼調用的是一個Swap函數還是兩個Swap函數呢?

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intdouble類型的交換函數。

原理

圖解:

我們也可以通過調試上述代碼,轉到反匯編,看看調用的函數是否真的是不同的函數。

理解顯示實例化和隱式實例化

我們那模板加法函數來理解

#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,就是隱式實例化

而由我們告訴編譯器T是什么類型的,就是顯示實例化

關于編譯器也是懶人這件事

我們來看幾道模板函數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
template<class T>
T Add(T left, T right)
{
	return left + right;
}
int main()
{
	Add(1, 2);       // 與非模板函數匹配,編譯器不需要特化
	Add<int>(1, 2);  // 調用編譯器特化的Add版本
	return 0;
}

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

#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,會進行一個類型轉換,再去調用第一個
	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

像以前我們實現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。

用模板類來實現

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
namespace kcc
{
	template<class T>
	class vector
	{
	public:
		vector()
			:_a(nullptr)
			, _size(0)
			, _capacity(0)
		{}
		// 拷貝構造和operator= 這里涉及深淺拷貝問題,還挺復雜,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;
}

如果內部成員函數在類的外面定義的話,要加上類名::

當然了,本文章并不是重點介紹順序表vector的實現,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C++模板內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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