C++_21_模板

模板

简介：

一种用于实现通用编程的机制。
通过使用模板我们可以编写可复用的代码，可以适用于多种数据类型。
C++模板的语法使用角括号 < > 来表示泛型类型，并使用关键字 template 来定义和声明模板

概念：

c++范式编程

特点：

  • 可以将数据类型作为参数进行传递

模板引入：

#include <iostream>
using namespace std;
// 模板的引入
//   想打印任何接收的类型 就得写所有类型的函数进行接收
void print(char a)
{cout<<a<<endl;
}
void print(int a)
{cout<<a<<endl;
}
void print(double a)
{cout<<a <<endl;
}int main(int argc, char const *argv[])
{print('a');print(1);return 0;
}

模板的使用：

#include <iostream>
using namespace std;
template<class z>
//模板的定义 自己会推导你写入的是什么 将a的类型换成什么
void print(z a)
{cout<< a <<endl;
}
int main(int argc, char const *argv[])
{print('a');print(10);print("你好");return 0;
}

在这里插入图片描述

模板函数：

语法：

template <class 假设的类型1 ，class 假设的类型2，...>返回值类型 函数名(形参列表)
{函数体;
}

注意：

当前函数中任何一处使用数据类型的地方都可以使用假设的类型

例子：

在这里插入图片描述

特点：

  • 1 函数模板可以自动推导参数的类型，但是不会进行类型转换
  • 2 函数模板可以自动类型推导，也可以显式指定类型
    • 显式指定类型
      • 函数名<指定的类型1，指定的类型2，…>(实参列表);
  • 3，只能在声明的所在函数中使用

补充：

函数模板会编译两次：

1,在加载时对函数模板进行第一次编译

2,在调用时推导T的类型再次将函数模板编译为模板函数

模板函数与普通函数的区别

  • 1,函数模板不允许自动类型转化 普通函数能够自动进行类型转
  • 2,函数模板和普通函数同时识别,优先使用普通函数,加<>强制使用函数模板
  • 3,函数模板可以使用<>,普通函数不行

模板函数 局限性：

#include <iostream>
using namespace std;
//                  函数模板的局限性
template <class T>
void method(T t)
{cout << t << endl;
}
class A
{
};
int main(int argc, char const *argv[])
{method(10);A a;method(a); // 此时模板可以推导出T的类型为A,但是A类没有重载<<运算符,所以// 无法通过cout输出, 此时语法无错, 但是无法编译生成可执行文件 return 0;
}解决方案1 : 重载 << 运算符
#include <iostream>using namespace std;
template <class T>
void method(T t)
{cout << t << endl;
}
class A
{
};
ostream &operator<<(ostream &out, A &a)
{out << "打印A的对象" << endl;return out;
}
int main(int argc, char const *argv[])
{method(10);A a;method(a);return 0;
}
解决方案2 : 指定模版函数
#include <iostream>using namespace std;
template <class T>
void method(T t)
{cout << t << endl;
}
class A
{
};
// 指定模版函数
template <>
void method<A>(A a)
{cout << "打印A的对象" << endl;
}
int main(int argc, char const *argv[])
{method(10);A a;method(a);return 0;
}

类模板

概念：

  • 有模板的类

语法:

template<class 假设的类型1，class 假设的类型2，....>
{}

作用：

当前类中任何一处使用数据类型的地方都可以使用假设的类型

创建对象

类名 <类型1,类型2，...> 对象名(实参列表);
类名 <类型1,类型2，...> *对象名 = new类名<类型1,类型2>(实参列表)；

模板类作为父类

  • 方案1 子类指明父类模板类型
  • 方案2 子类也是模板类

在这里插入图片描述

模板类的函数声明与实现分离

注意：

  • 每一个 类外实现的函数都是模板函数
 template <class 假设的类型>返回值类型 类名<><假设的类型>::函数名(形参列表){ }

#include <iostream>
using namespace std;
template <class Q>
class Data
{
private:Q q;public:Data();Data(Q q);Q getQ();void setQ(Q q);
};
template <class X>
Data<X>::Data()
{
}
template <class Q>
Data<Q>::Data(Q q)
{this->q = q;
}
template <class Q>
Q Data<Q>::getQ()
{return q;
}
template <class Q>
void Data<Q>::setQ(Q q)
{this->q = q;
}
int main(int argc, char const *argv[])
{Data<int> data(10);return 0;
}

hpp文件

因为模板类的声明与实现无法分离，故将模板类的声明与实现在同一文件中。该文件的后缀名为 .hpp

示例：

在这里插入图片描述

  • data.hpp
template <class Q>
class Data
{
private:Q q;public:Data();Data(Q q);Q getQ();void setQ(Q q);
};
template <class X>
Data<X>::Data()
{
}
template <class Q>
Data<Q>::Data(Q q)
{this->q = q;
}
template <class Q>
Q Data<Q>::getQ()
{return q;
}
template <class Q>
void Data<Q>::setQ(Q q)
{this->q = q;
}

main.cpp

#include <iostream>
#include "data.hpp"
using namespace std;
int main(int argc, char const *argv[])
{Data<int> data(10);return 0;
}

编译命令

g++ main.cpp

类模板对象作为形参

#include <iostream>
#include "../15_code/data.hpp"
using namespace std;
// 指明类型
// void print(Data<int>& data)
// {
// cout << "xxx" << endl;
// }
// void print(Data<char>& data)
// {
// cout << "YYY" << endl;
// }
// 函数模板
template <class E>
void print(Data<E> &data)
{cout << "xxx" << endl;}
int main(int argc, char const *argv[])
{Data<int> data(10);print(data);Data<char> data02('A');print(data02);return 0;
}

自定义集合

作用：

存储一组数据类型相同的数据的容器

特点

可以存储任何一种数据类型 基本类型和自定义类型

#include "array.hpp"
class Person
{
private:char *name;public:Person(){this->name = NULL;}Person(char *name){// 测试存储效果cout << name << "被创建" << endl;int len = strlen(name);this->name = (char *)calloc(len + 1, 1);strcpy(this->name, name);}Person(const Person &pe){// if (name != NULL)// {//     // free(name);  有时候会是野指针 释放野指针就崩了//     name = NULL;// }int len = strlen(pe.name);this->name = (char *)calloc(len + 1, 1);strcpy(this->name, pe.name);}// 析构~Person(){cout << name << "被释放了" << endl;} // 不用释放因为  头中已经释放过了char *getName(){return name;}
};
int main(int argc, char const *argv[])
{// 实验基本数据类型  char sort int float double long bool// 实验存 intArrayList<int> nums;cout << "实验 int 型" << endl;nums.add(1);nums.add(2);nums.add(3);nums.add(4);nums.add(5);for (int i = 0; i < nums.getlen(); i++){cout << nums.get(i) << endl; // 按下标获取}// 实验存 char 型ArrayList<char> cs;cs.add('A');cs.add('b');cs.add('c');cs.add('d');cs.add(65);cout << "实验 char 型" << endl;for (int i = 0; i < cs.getlen(); i++){cout << cs.get(i) << endl; // 按下标获取}// 实验long型ArrayList<long> lo;lo.add(123123123L);cout << "实验 long 型" << endl;for (int i = 0; i < lo.getlen(); i++){cout << lo.get(i) << endl; // 按下标获取}// 测试bool型ArrayList<bool> bol;bol.add(true);bol.add(false);cout << "实验 bool 型" << endl;for (int i = 0; i < bol.getlen(); i++){cout << bol.get(i) << endl; // 按下标获取}// 测试string型ArrayList<string> str;str.add("铁锤打铁");str.add("云边有个小卖部");cout << "实验 bool 型" << endl;for (int i = 0; i < str.getlen(); i++){cout << str.get(i) << endl; // 按下标获取}cout<<"\n"<<endl;//  测试自定义类型ArrayList<Person> ps;ps.add(Person("哇嘎"));ps.add(Person("铁头"));ps.add(Person("铁锤"));cout << "\n";cout << "遍历后的结果" << endl;for (int i = 0; i < ps.getlen(); i++){cout << ps.get(i).getName() << endl;}return 0;
}

类型转换

1, C提供的强制转换

语法:(转换后的类型)要转换的数据或变量

2,静态转换

语法:

//基本类型转换 支持
int num = static_cast<int>(3.14f);
//基本指针类型转换 不支持
float f=0.0f;
//int *p1 = static_cast<int *>(&f);
//上行转换 支持（安全）
Base *p2 = static_cast<Base *>(new Son);
//下行转换 支持（不安全）
Son *p3 = static_cast<Son *>(new Base);
//不相关类型转换 不支持
//Son *p4 = static_cast<Son *>(new Other);

3,动态类型转换

语法：

dynamic_cast<T> (要转换的数据)

示例

//基本类型转换 不支持
//int num = dynamic_cast<int>(3.14f);
//基本指针类型转换 不支持
float f=0.0f;
//int *p1 = dynamic_cast<int *>(&f);
//上行转换 支持（安全）
Base *p2 = dynamic_cast<Base *>(new Son);
//下行转换 不支持（不安全）
//Son *p3 = dynamic_cast<Son *>(new Base);
//不相关类型转换 不支持
//Son *p4 = dynamic_cast<Son *>(new Other);

4,常量转换

语法 : **const_cast **

注意：只能对指针与引用的变量使用

示例

//将非const 转换成 const
int num = 10;
const int *p1 = const_cast<const int *>(&num);
//将const 转换成 非const
const int data=0;
int *p = const_cast<int *>(&data);

5,重新解释转换

简介

这是最不安全的一种转换机制，最有可能出问题。
主要用于将一种数据类型从一种类型转换为另一种类型。它可以将一个指针转换成一个整数，也可以将一个整数转换成一个指针

语法

reinterpret_cast<T>

示例

//基本类型转换 不支持
//int num = reinterpret_cast<int>(3.14f);
//基本指针类型转换 支持
float f=0.0f;
int *p1 = reinterpret_cast<int *>(&f);
//上行转换 支持（安全）
Base *p2 = reinterpret_cast<Base *>(new Son);
//下行转换 支持（不安全）
Son *p3 = reinterpret_cast<Son *>(new Base);
//不相关类型转换 支持
Son *p4 = reinterpret_cast<Son *>(new Other);

总结：

1,强制转换
2,系统提供的函数进行转换静态转换基本类型 支持子转父 支持父转子 支持不相干 不支持动态转换基本类型 不支持子转父 支持父转子 不支持不相干 不支持常量转换常量转非常量非常量转常量重新解释基本类型 不支持子转父 支持父转子 支持不相干 支持

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