C++ 提高编程 模板
```C++ //交换整型函数 void swapInt(int& a, int& b) { int temp = a; a = b; b = temp; } //交换浮点型函数 void swapDouble(double& a, double& b) { double temp = a; a = b; b = temp; } //利用模板提供通用的交换函数 template<typename T> void mySwap(T& a, T& b) { T temp = a; a = b; b = temp; } void test01() { int a = 10; int b = 20; //swapInt(a, b); //利用模板实现交换 //1、自动类型推导 mySwap(a, b); //2、显示指定类型 mySwap<int>(a, b); cout << "a = " << a << endl; cout << "b = " << b << endl; } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } ``` 总结： * 函数模板利用关键字 template * 使用函数模板有两种方式：自动类型推导、显示指定类型 * 模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化
1.2.3 函数模板案例 案例描述： * 利用函数模板封装一个排序的函数，可以对**不同数据类型数组**进行排序 * 排序规则从大到小，排序算法为**选择排序** * 分别利用**char数组**和**int数组**进行测试 示例： ```C++ //交换的函数模板 template<typename T> void mySwap(T &a, T&b) { T temp = a; a = b; b = temp; } template<class T> // 也可以替换成typename //利用选择排序，进行对数组从大到小的排序 void mySort(T arr[], int len) { for (int i = 0; i < len; i++) { int max = i; //最大数的下标 for (int j = i + 1; j < len; j++) { if (arr[max] < arr[j]) { max = j; } } if (max != i) //如果最大数的下标不是i，交换两者 { mySwap(arr[max], arr[i]); } } } template<typename T> void printArray(T arr[], int len) { for (int i = 0; i < len; i++) { cout << arr[i] << " "; } cout << endl; } void test01() { //测试char数组 char charArr[] = "bdcfeagh"; int num = sizeof(charArr) / sizeof(char); mySort(charArr, num); printArray(charArr, num); } void test02() { //测试int数组 int intArr[] = { 7, 5, 8, 1, 3, 9, 2, 4, 6 }; int num = sizeof(intArr) / sizeof(int); mySort(intArr, num); printArray(intArr, num); } int main() { test01(); test02(); system("pause"); return 0; } ``` 总结：模板可以提高代码复用，需要熟练掌握
**示例：** ```C++ //普通函数 int myAdd01(int a, int b) { return a + b; } //函数模板 template<class T> T myAdd02(T a, T b) { return a + b; } //使用函数模板时，如果用自动类型推导，不会发生自动类型转换,即隐式类型转换 void test01() { int a = 10; int b = 20; char c = 'c'; cout << myAdd01(a, c) << endl; //正确，将char类型的'c'隐式转换为int类型 'c' 对应 ASCII码 99 //myAdd02(a, c); // 报错，使用自动类型推导时，不会发生隐式类型转换 myAdd02<int>(a, c); //正确，如果用显示指定类型，可以发生隐式类型转换 } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } ``` 总结：建议使用显示指定类型的方式，调用函数模板，因为可以自己确定通用类型T
**示例：** ```C++ //普通函数与函数模板调用规则 void myPrint(int a, int b) { cout << "调用的普通函数" << endl; } template<typename T> void myPrint(T a, T b) { cout << "调用的模板" << endl; } template<typename T> void myPrint(T a, T b, T c) { cout << "调用重载的模板" << endl; } void test01() { //1、如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数 // 注意 如果告诉编译器 普通函数是有的，但只是声明没有实现，或者不在当前文件内实现，就会报错找不到 int a = 10; int b = 20; myPrint(a, b); //调用普通函数 //2、可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板 myPrint<>(a, b); //调用函数模板 //3、函数模板也可以发生重载 int c = 30; myPrint(a, b, c); //调用重载的函数模板 //4、 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板 char c1 = 'a'; char c2 = 'b'; myPrint(c1, c2); //调用函数模板 } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } ``` 总结：既然提供了函数模板，最好就不要提供普通函数，否则容易出现二义性
#### 1.2.6 模板的局限性
**局限性：**
* 模板的通用性并不是万能的
**例如：** ```C++ template<class T> void f(T a, T b) { a = b; } ``` 在上述代码中提供的赋值操作，如果传入的a和b是一个数组，就无法实现了 再例如： ```C++ template<class T> void f(T a, T b) { if(a > b) { ... } } ``` 在上述代码中，如果T的数据类型传入的是像Person这样的自定义数据类型，也无法正常运行 因此C++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些**特定的类型**提供**具体化的模板** **示例：** ```C++ #include<iostream> using namespace std; #include <string> class Person { public: Person(string name, int age) { this->m_Name = name; this->m_Age = age; } string m_Name; int m_Age; }; //普通函数模板 template<class T> bool myCompare(T& a, T& b) { if (a == b) { return true; } else { return false; } } //具体化，显示具体化的原型和定意思以template<>开头，并通过名称来指出类型 //具体化优先于常规模板 template<> bool myCompare(Person &p1, Person &p2) { if ( p1.m_Name == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age) { return true; } else { return false; } } void test01() { int a = 10; int b = 20; //内置数据类型可以直接使用通用的函数模板 bool ret = myCompare(a, b); if (ret) { cout << "a == b " << endl; } else { cout << "a != b " << endl; } } void test02() { Person p1("Tom", 10); Person p2("Tom", 10); //自定义数据类型，不会调用普通的函数模板 //可以创建具体化的Person数据类型的模板，用于特殊处理这个类型 bool ret = myCompare(p1, p2); if (ret) { cout << "p1 == p2 " << endl; } else { cout << "p1 != p2 " << endl; } } int main() { test01(); test02(); system("pause"); return 0; } ``` 总结： * 利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化 * 学习模板并不是为了写模板，而是在STL能够运用系统提供的模板
```C++ #include <string> //类模板 template<class NameType, class AgeType = int> class Person { public: Person(NameType name, AgeType age) { this->mName = name; this->mAge = age; } void showPerson() { cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl; } public: NameType mName; AgeType mAge; }; //1、类模板没有自动类型推导的使用方式 void test01() { // Person p("孙悟空", 1000); // 错误 类模板使用时候，不可以用自动类型推导 Person <string ,int>p("孙悟空", 1000); //必须使用显示指定类型的方式，使用类模板 p.showPerson(); } //2、类模板在模板参数列表中可以有默认参数 void test02() { Person <string> p("猪八戒", 999); //类模板中的模板参数列表 可以指定默认参数 p.showPerson(); } int main() { test01(); test02(); system("pause"); return 0; } ``` 总结： * 类模板使用只能用显示指定类型方式 * 类模板中的模板参数列表可以有默认参数
```C++ #include <string> //类模板 template<class NameType, class AgeType = int> class Person { public: Person(NameType name, AgeType age) { this->mName = name; this->mAge = age; } void showPerson() { cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl; } public: NameType mName; AgeType mAge; }; //1、指定传入的类型 void printPerson1(Person<string, int> &p) { p.showPerson(); } void test01() { Person <string, int >p("孙悟空", 100); printPerson1(p); } //2、参数模板化 template <class T1, class T2> void printPerson2(Person<T1, T2>&p) { p.showPerson(); cout << "T1的类型为： " << typeid(T1).name() << endl; cout << "T2的类型为： " << typeid(T2).name() << endl; } void test02() { Person <string, int >p("猪八戒", 90); printPerson2(p); } //3、整个类模板化 template<class T> void printPerson3(T & p) { cout << "T的类型为： " << typeid(T).name() << endl; p.showPerson(); } void test03() { Person <string, int >p("唐僧", 30); printPerson3(p); } int main() { test01(); test02(); test03(); system("pause"); return 0; } ``` 总结： * 通过类模板创建的对象，可以有三种方式向函数中进行传参 * 使用比较广泛是第一种：指定传入的类型
#### 1.3.5 类模板与继承 当类模板碰到继承时，需要注意一下几点： * 当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，要指定出父类中T的类型 * 如果不指定，编译器无法给子类分配内存 * 如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需变为类模板 **示例：** ```C++ template<class T> class Base { T m; }; //class Son:public Base //错误，c++编译需要给子类分配内存，必须知道父类中T的类型才可以向下继承 class Son :public Base<int> //必须指定一个类型 { }; void test01() { Son c; } //类模板继承类模板 ,可以用T2指定父类中的T类型 template<class T1, class T2> class Son2 :public Base<T2> { public: Son2() { cout << typeid(T1).name() << endl; cout << typeid(T2).name() << endl; } }; void test02() { Son2<int, char> child1; } int main() { test01(); test02(); system("pause"); return 0; } ``` 总结：如果父类是类模板，子类需要指定出父类中T的数据类型
**示例：** person.hpp中代码： ```C++ #pragma once #include <iostream> using namespace std; #include <string> template<class T1, class T2> class Person { public: Person(T1 name, T2 age); void showPerson(); public: T1 m_Name; T2 m_Age; }; //构造函数 类外实现 template<class T1, class T2> Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) { this->m_Name = name; this->m_Age = age; } //成员函数 类外实现 template<class T1, class T2> void Person<T1, T2>::showPerson() { cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl; } ``` 类模板分文件编写.cpp中代码 ```C++ #include<iostream> using namespace std; //#include "person.h" #include "person.cpp" //解决方式1，包含cpp源文件 //解决方式2，将声明和实现写到一起，文件后缀名改为.hpp #include "person.hpp" void test01() { Person<string, int> p("Tom", 10); p.showPerson(); } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } ``` 总结：主流的解决方式是第二种，将类模板成员函数写到一起，并将后缀名改为.hpp
**示例：** ```C++ #include <string> //2、全局函数配合友元 类外实现 - 先做函数模板声明，下方在做函数模板定义，在做友元 template<class T1, class T2> class Person; //如果声明了函数模板，可以将实现写到后面，否则需要将实现体写到类的前面让编译器提前看到 //template<class T1, class T2> void printPerson2(Person<T1, T2> & p); template<class T1, class T2> void printPerson2(Person<T1, T2> & p) { cout << "类外实现 ---- 姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl; } template<class T1, class T2> class Person { //1、全局函数配合友元 类内实现 friend void printPerson(Person<T1, T2> & p) { cout << "姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl; } //全局函数配合友元 类外实现 friend void printPerson2<>(Person<T1, T2> & p); public: Person(T1 name, T2 age) { this->m_Name = name; this->m_Age = age; } private: T1 m_Name; T2 m_Age; }; //1、全局函数在类内实现 void test01() { Person <string, int >p("Tom", 20); printPerson(p); } //2、全局函数在类外实现 void test02() { Person <string, int >p("Jerry", 30); printPerson2(p); } int main() { //test01(); test02(); system("pause"); return 0; } ``` 总结：建议全局函数做类内实现，用法简单，而且编译器可以直接识别
