C++模版基础

代码地址

git@github.com:CHENLitterWhite/CPPWheel.git

专栏介绍

本专栏会持续更新关于STL中的一些概念，会先带大家补充一些基本的概念，再慢慢去阅读STL源码中的需要用到的一些思想，有了一些基础之后，再手写一些STL代码。

(如果你有喜欢一些底层封装，执着于造轮子，我想这个一期不错的专栏)

函数模版

说下自己的理解，C++通过加入参数化编程可以有效的降低软件的成本。

优势

1.通过模版机制，在需要修改代码的时候，对于相同参数的修改不需要大批量修改，降低出错概率。

2.支持泛型编程，总的来说还是为了大量的、无意义的工作。这些工作只是因为数据类型的不同，其算法或者业务逻辑相同时，不需要键入多份代码。

特征

1.类型严格匹配是模版函数调用的先决条件

2.函数模板不提供隐式类型转化，因此必须严格按照T --> 为了方便理解，把T看做占位符

3.当模板函数和普通函数都符合调用规则时,优先使用普通函数,因为普通函数在编译期间就生成了函数体，而模板函数的生成需要在调用的时候。--> 这一点很重要，模版函数会进行二次编译来确定具体的类型，可以理解为替换占位符T

4.编译器在处理函数模版的时候能够生成任意类型的函数,根据调用的时机产生不同的函数，编译器会对函数模板进行二次编译。这个参数化编程的基础，也是成为编译时多态的由来。--> 在声明的地方对模板代码本身进行编译，在调用的地方对参数化以后的具体调用进行编译。这也导致了，在使用模板函数时，需要使用hpp文件。

demo.h

demo.cpp

main.cpp

解释下:

我们现在知道了，模版函数会进行两次编译。在第一次编译的时候，如果将声明和定义分开,编译不通过，无法确定类型。在运行的时候才会进行类型的绑定。

我们可以声明和定义都写在 .h中

demo.h

可以顺利编译成功，验证了我们的想法。

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这里引出一个问题，虽然写在.h是可以的，但是这样破坏了C++将.h和.cpp分离编程风格的原则，似乎有些不妥。

hpp文件的由来

.h和.cpp分离之后模版第二次编译时会失败，虽然可以放到.h里面，但是这样破坏了.h和.cpp的传统。

命名空间的重要性

当使用模版时,当模版函数相同时，在调用的时候只会使用一个模板函数。当项目比较大时,通常会通过命名空间将其隔开，这很容易理解。在项目中其实用的不多，通常情况下会以类作为空间的区分。

类模版

类模板用于实现类所需数据的类型参数化。类模板在表示数组、表、图等数据结构时显得特别重要。这些数据结构的表示和算法不受所包含的元素类型的影响。道理跟函数模版一样，减少重复编程，降低代码错误发生的概率，降低代码冗余。

右值引用

[为什么需要右值引用?说白了是为了效率，对于右值引用而言，常用的场景在转义语义上，减少拷贝过程，提高程序的效率]

左值 --> 可以出现在赋值运算符的左边，往往代表的是一个存储空间(本质上就是一个块有名字的内存块)

右值 --> 就是我们所谓是数据，其实也不完全能这样描述。对于右值而言，他是具有存储空间的，只不过这个过程很短暂，只是用在计算过程中的，我们无法获取到，仅仅在某个表达式运行过程中存在。【通常右值是一个和运算过程相匹配的临时对象，这个临时对象在所对应的语句执行完毕之后，就销毁了。所以，我们无法从语法层面上直接访问】

说人话:

左值 --> 是一个有名字的，有固定地址的对象

右值 --> 是一个匿名的，没有固定地址的对象

程序中的体现:

int &a = x; --> 左值引用 [左值引用替代值传递,减少拷贝]、

int &&a = x + y; --> 右值引用[通过&&,形成的语法叫做右值引用,使得右值变成了一个与左值完全相同的持久对象]

右值引用:我们知道浅拷贝会带来资源二次释放问题，但是深拷贝在一些临时资源时又是没有必要的，这是右值引用拷贝构造函数的很大意义，即可以避免二次释放问题，又减少了数据拷贝的过程。

整个过程，看似很简单，但是对于一个追求性能和简洁的语言，是一个很大的进步。

右值引用 -- 完美转发(完美的按照我们的要求进行左值和右值转发)

这里我们需要通过move和forward函数来实现左值和右值的转化。
#include <iostream>using namespace std;void Func(int &x)
{cout << "左值" <<endl;
}void Func(int &&x)
{cout << "右值" << endl;
}void Func(const int &x)
{cout << "左值常" << endl;
}void Func(const int &&x)
{cout << "右值常" << endl;
}template<typename T>
void FuncT(T &&a)
{Func(std::forward<T> (a));
}int main()
{int a = 10;FuncT(10);  // 右值FuncT(a);   // 左值FuncT(move(a)); // 右值const int b = 8;FuncT(b);   // 左值常FuncT(move(b)); // 右值常return 0;
}
可以看到按照我们要求进行参数匹配...这就是所谓的完美转发，笑死