目录
1.泛型编程
2.函数模版
2.1概念
2.2格式
2.3原理
2.4函数模版的实例化
2.5模版参数的匹配原则
3.类模板
3.1类模板的定义格式
3.2类模板的实例化
1.泛型编程
如何实现一个通用的交换函数呢?
void Swap(int& left, int& right)
{int temp = left;left = right;right = temp;
}
void Swap(double& left, double& right)
{double temp = left;left = right;right = temp;
}
void Swap(char& left, char& right)
{char temp = left;left = right;right = temp;
}
使用函数重载虽然可以实现,但是有一下几个不好的地方:1. 重载的函数仅仅是类型不同,代码复用率比较低,只要有新类型出现时,就需要用户自己增加对应的函数2. 代码的可维护性比较低,一个出错可能所有的重载均出错那能否 告诉编译器一个模子,让编译器根据不同的类型利用该模子来生成代码 呢?
如果在 C++ 中,也能够存在这样一个 模具 ,通过给这个模具中 填充不同材料 ( 类型 ) ,来 获得不同材料的铸件 ( 即生成具体类型的代码) ,那将会节省许多头发。巧的是前人早已将树栽好,我们只需在此乘凉。
泛型编程:编写与类型无关的通用代码,是代码复用的一种手段。模板是泛型编程的基础。
2.函数模版
2.1概念
函数模板代表了一个函数家族,该函数模板与类型无关,在使用时被参数化,根据实参类型产生函数的特定 类型版本。
2.2格式
template<typename T1, typename T2,......,typename Tn>
返回值类型 函数名 ( 参数列表 ){}
template<typename T>
void Swap( T& left, T& right)
{T temp = left;left = right;right = temp;
}
注意:typename是用来定义模板参数关键字,也可以使用class(切记:不能使用struct代替class)
2.3原理
函数模板是一个蓝图,它本身并不是函数,是编译器用使用方式产生特定具体类型函数的模具。所以其实模 板就是将本来应该我们做的重复的事情交给了编译器
在编译器编译阶段 ,对于模板函数的使用, 编译器需要根据传入的实参类型来推演生成对应类型的函数 以供调用。比如:当用 double 类型使用函数模板时,编译器通过对实参类型的推演,将 T 确定为 double 类型,然 后产生一份专门处理 double 类型的代码 ,对于字符类型也是如此。
2.4函数模版的实例化
用不同类型的参数使用函数模板时 ,称为函数模板的 实例化 。模板参数实例化分为: 隐式实例化和显式实例 化 。
1. 隐式实例化:让编译器根据实参推演模板参数的实际类型
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{return left + right;
}
int main()
{int a1 = 10, a2 = 20;double d1 = 10.0, d2 = 20.0;Add(a1, a2);Add(d1, d2);/*该语句不能通过编译,因为在编译期间,当编译器看到该实例化时,需要推演其实参类型通过实参a1将T推演为int,通过实参d1将T推演为double类型,但模板参数列表中只有一个T,编译器无法确定此处到底该将T确定为int 或者 double类型而报错注意:在模板中,编译器一般不会进行类型转换操作,因为一旦转化出问题,编译器就需要背黑锅Add(a1, d1);*/// 此时有两种处理方式:1. 用户自己来强制转化 2. 使用显式实例化Add(a, (int)d);return 0;
}
2. 显式实例化:在函数名后的 <> 中指定模板参数的实际类型
int main(void)
{int a = 10;double b = 20.0;// 显式实例化Add<int>(a, b);return 0;
}
如果类型不匹配,编译器会尝试进行隐式类型转换,如果无法转换成功编译器将会报错。
2.5模版参数的匹配原则
1. 一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在,而且该函数模板还可以被实例化为这个非模板函 数
// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{return left + right;
}
// 通用加法函数
template<class T>
T Add(T left, T right)
{return left + right;
}
void Test()
{Add(1, 2); // 与非模板函数匹配,编译器不需要特化Add<int>(1, 2); // 调用编译器特化的Add版本
}
2. 对于非模板函数和同名函数模板,如果其他条件都相同,在调动时会优先调用非模板函数而不会从该模 板产生出一个实例。如果模板可以产生一个具有更好匹配的函数, 那么将选择模板
// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{return left + right;
}
// 通用加法函数
template<class T1, class T2>
T1 Add(T1 left, T2 right)
{return left + right;
}
void Test()
{Add(1, 2); // 与非函数模板类型完全匹配,不需要函数模板实例化Add(1, 2.0); // 模板函数可以生成更加匹配的版本,编译器根据实参生成更加匹配的Add函
数
}
3. 模板函数不允许自动类型转换,但普通函数可以进行自动类型转换
3.类模板
3.1类模板的定义格式
template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{// 类内成员定义
};
3.2类模板的实例化
类模板实例化与函数模板实例化不同, 类模板实例化需要在类模板名字后跟 <> ,然后将实例化的类型放在 <> 中即可,类模板名字不是真正的类,而实例化的结果才是真正的类,如(vector<int>)
// Vector类名,Vector<int>才是类型
Vector<int> s1;
Vector<double> s2;
4.STL简介
1.是什么
STL(standard template libaray- 标准模板库 ) : 是 C++ 标准库的重要组成部分 ,不仅是一个可复用的组件库,而且 是一个包罗数据结构与算法的软件框架 。
2.版本
原始版本Alexander Stepanov 、 Meng Lee 在惠普实验室完成的原始版本,本着开源精神,他们声明允许任何人任意 运用、拷贝、修改、传播、商业使用这些代码,无需付费。唯一的条件就是也需要向原始版本一样做开源使用。HP 版本 -- 所有 STL 实现版本的始祖。P. J. 版本由 P. J. Plauger 开发,继承自 HP 版本,被 Windows Visual C++ 采用,不能公开或修改,缺陷:可读性比较低,符号命名比较怪异。RW 版本由 Rouge Wage 公司开发,继承自 HP 版本,被 C+ + Builder 采用,不能公开或修改,可读性一般。SGI 版本由 Silicon Graphics Computer Systems , Inc 公司开发,继承自 HP 版 本。被 GCC(Linux) 采用,可移植性好,可公开、修改甚至贩卖,从命名风格和编程 风格上看,阅读性非常高。我们后面学习 STL 要阅读部分源代码, 主要参考的就是这个版本。
3.六大组件
六大组件分别为:仿函数、算法、迭代器、空间配置器、容器、配接器