静态多态之泛型编程(模板)

起初,我们写不同类型的加法函数是这样写的吧:

//Template.h

#pragma onceint Add(const int left,const int right)
{return left+right;
}char Add(const char left,const char right)
{return left+right;
}float Add(const float left,const float right)
{return left+right;
}</span>
//Template.cpp

int main()
{cout<<Add(1,2)<<endl;cout<<Add('1','2')<<endl;cout<<Add(1.1f,2.2f)<<endl;return 0;
}

运行结果:

是不是特别熟悉呢。对,这就是我们的函数重载。之前为了适应不同类型的参数,我们一直使用的函数重载的方式。但是这种方式有一定的局限性和缺点,比如:

(1)只要有新类型出现,就得新添加函数。

(2)重复的代码过多,代码复用率不高。

(3)如果只是函数返回值不同,就不能使用函数重载。

(4)一个方法有问题,所有的方法都有问题,不好维护。

那么,我们还知道什么方法可以解决这些问题呢?

肯定有人会说,使用宏定义的方法。

#define Add(a,b) ((a)+(b))
运行结果:



显然,上述两种方式打印出来的结果竟然不相同。这是为什么呢?

首先,用宏定义的方式没有类型检测,所以致使第二次打印char类型的值时打印成了int型,这样也使得代码安全性不高。

其次,宏不是函数,不能调试,如果出错的话,也会很麻烦。

这里,就给大家引入一个新的概念吧~【模板

模板是泛型编程的基础,那么,泛型编程指什么呢,就是编写与类型无关的逻辑代码。

模板分为函数模板和类模板,今天给大家讲一下函数模板。

一、函数模板

模板的格式:

template<typename T1,typename T2 ...>  【说明:typename是模板参数关键字,T1,T2是类型名】
那么,对于上述的加法问题,我们就可以写成这样的:

//Template.h

template<typename T>
T Add(const T& left,const T& right)
{return left+right;
}

//Template.cpp

int main()
{cout<<Add(1,2)<<endl;cout<<Add('1','2')<<endl;cout<<Add(1.1f,2.2f)<<endl;return 0;
}</span>

运行结果:

这样的结果也是和函数重载方式的结果是一样的。

我们可以想到,模板函数的类型是T,而传入的参数是固定的类型,它是怎么检测到函数的类型的呢。这里就有模板函数的推演过程

查看反汇编,当调用第一个Add(1,2)时,




当调用Add('1','2')时:


当调用Add(1.1,2.2)时:


其实背后的推演为这样的(编译器会自动的生成相应的函数):




二、模板参数

函数模板有两种类型参数:模板参数和调用参数。

模板形参分为类型形参和非类型形参。

(1)模板形参的名字只能在模板形参之后到模板声明或定义之间使用。


(2)模板形参的名字在同一模板形参列表中只能使用一次。


(3)所有模板形参前面必须加class或typename关键字。


(4)不能将模板形参作为函数实参。


还有:


(5)函数形参为离它最近的模板形参。

(6)默认的模板参数(在这里是不能使用的,只有在类模板中可使用)


三、非模板类型参数

例:对于数组长度来说,可以这样定义模板参数:


通过反汇编可以看到内部的实现:


还有另外一种调用方式是:


注:这里的数组arr的类型是int[10],所以T代表的是int[10]哦。

总结一下,模板形参需要注意的点:

(1)模板形参表需使用<>;

(2)模板形参中参数需用逗号隔开;

(3)模板形参表不能为空;

如:


(4)模板形参可以是类型参数(跟在class/typename后),也可以是非类型参数。

(5)模板形参可作为类型说明符用在模板的任何地方,与内置类型或自定义类型使用方法相同,可用于指定函数形参类型、返回值、局部变量、强制类型转换。

(6)模板形参表中,class和typename有相同的含义,但typename更加直观,一般多用typename。(注:旧版本可能不支持typename,只支持class)

四、模板函数的特化

为什么会引入模板函数的特化版本呢?

有时候,我们并不能写出对所有可能被实例化的类型都最合适的模板,此时,我们就会用特化的形式,来实现模板函数。

例:

//Template.h

template<typename T>
T Add(const T& left,const T& right)
{return left+right;
}template<>     //特化版本
int Add<int>(const int& left,const int& right)    
{return left+right;
}
//Template.cpp

int main()
{cout<<Add(1,2)<<endl;return 0;
}

此时,Add(1,2)函数会调用哪个模板函数呢?



这里要知道,如果是特化版本中有实参类型,就直接调用特化版本。好处是:不用进行模板参数的类型推演过程。

下面再看一个例子:

//Template.h

#pragma once
#include<string.h>template<typename T>
T Max(const T left,const T right)
{return (left > right) ? left:right;
}template<>
char* Max<char*>(char* const str1,char* const str2)
{if(strcmp(str1,str2) == 0 || strcmp(str1,str2) == 1){return str1;}else{return str2;}
}
//Template.cpp

#include"Template.h"
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{char* str1 = "zello";char* str2 = "world";cout<<Max<char*>(str1,str2)<<endl;return 0;
}
运行结果:



注:在这里要特别注意的是const的位置,它修饰的是字符串,而不是char*哦。



模板就先说到这里啦微笑微笑~~

下一篇博客,会写到模板类的实现哦。欢迎大家来访喽,并给出好的建议和意见哦。

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