C++之模板

C++模版分为函数模版和类模版。

事实上模版就是一种对类型进行參数化的工具。

 

一、函数模板

1. 函数模板的声明定义

Template<typename/class T1,typename/class T2,….>

返回类型  函数名(函数參数){

     函数体

}

比如：

template<typename T>
T add(T t,T t1)
{
       return t+t1;
}

2. 模板函数的两种调用方式

(1)隐式调用

       int i=1,j=2;
       int k=add(i,j);

默认是add函数的两个參数是同一类型。系统依据实际调用的时候的实參的类型来确定形參的详细类型。注意这里的两个參数类型必须同样。

不能够：

       int i=1,j=2;
       int k=add(1,2.2);//error

(2)显示调用

       int i=1,j=2;
       int k=add<int>(i,j);

首先指定函数模板的详细类型。再去调用。

这样就能够：

       int k=add<int>(1,2.3);//OK

这里和隐式调用的差别：显示调用就是先指定函数模板的详细类型，则函数就变成了详细类型的函数了。intadd(int t,int t1)则，再去调用add<int>(1,2.3);显然就没有问题了。仅仅是系统进行了一下类型转换而已。

二、类模板

1. 类模板的声明定义

Template<typename/class T1, typename/class T2,….>

Class 类名{

类的成员

}

比如：

template<typename T>
class A
{
public:A(T b):a(b){}
          T swap(T& i,T& j){
                 T temp;
                 temp=i;
                 i=j;
                 j=temp;
          }
          void foo(Tt);
private: T a;
};
template<typename T>
void A<T>::foo(T t)
{cout<<t<<endl;}

(1) 注意类模板的成员函数，假设在类外实现。必须在实现的前面加上template<…>。

并且函数名前加”类名<T1[,T2,…]>”。

 

(2)当在类中。想要使用自身类的对象时(比如：copy构造、operator=)时，直接使用类名就能够了。比如：

class A
{
public:A(T b):a(b){}
          A(const A&c){
                 a=c.a;
          }
private: T a;
};

(3)当在类外。想要使用这个类名的时候。必需要“类名+<T,….>”。比如成员函数的类外实现的时候。函数名前加的东西。

class A
{
public:A(T b):a(b){}
          void foo(Ac);
private: T a;
};
template<typename T>
void A<T>::foo(A<T>t)
{cout<<t<<endl;}

(4)有时在类中。想使用同一模板的其它类型的类的对象。

比如：

class A
{
public:A(T b):a(b){}
          T getm(){returna;}
          template<typename Y>
          voidfoo(A<Y>& c){
                 cout<<c.getm()<<endl;
          }
private: T a;
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
       A<int> a(2);
       A<double> b(3);
       a.foo(b);
       system("pause");
       return 0;
}

在函数的前面加template<typenameY>,注意这里的Y不能和类模板时的T同样。

 

这样的情况经常在重写copy和operator=时。使用子类的对象给父类的对象copy构造、赋值时。会经经常使用到这个。详细可见auto_ptr的源代码。

2. 类模板的调用

         A<int>a(2);

定义类对象时，先声明类的详细类型。

(1) 和函数模板隐式调用不一样的地方。能够：

template<typename T>
class A
{
public:A(T b):a(b){}
          T add(T t1, T t2)
          {returnt1+t2;}
private: T a;
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
       A<int> a(2);
       a.add(2,3.4);//OK
       system("pause");
       return 0;
}

这里注意类模板的原理：因为类模板在定义的时候。已经确定了T的类型，所以在定义了A<int> a(2)之后，a中的T都变成了int，所以这里add函数就变成了int add(int t1,int t2).这显然就能够add(2,3.4)调用了。符合系统的默认类型转换。

三、非类型形參

当template<typenameT,int In>。

出现了int这种详细类型的时候。In就是非类型形參。比如：

template<typename T,int In>
class A
{
public:A(){a=new T[In];a[0]=3;}
          void foo()
          {cout<<a[0]<<endl;}
          ~A(){delete[]a;}
private: T* a;
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
       A<int,4> a;
       a.foo();
       system("pause");
       return 0;
}

1. 注意非类型形參In在内部是常量值，在上面代码中也能够看出。

2. 非类型形參仅仅能是整型（包含int。short。unsigned int），指针和引用。

就是说不能够是float/double/string，但能够是double*/double&/对象的指针、引用也是能够的。

class B{};
template<typename T,doubleIn>class A{};//ERROR
template<typename T,floatIn>class A{};//ERROR
template<typename T,B In>classA{};//ERROR
template<typename T,double&In>class A{};//OK
template<typename T,double*In>class A{};//OK
template<typename T,B* In>classA{};//OK

3. 调用非类型形參的实參必须是一个常量表达式。

编译时能计算出结果。（注意sizeof的返回值也是常量，能够使用）

注意：何为常量表达式？(值不会改变，且在编译阶段就能知道确切值的)

const int 、常数、枚举。全局变量的引用/地址、全局对象的引用/地址。

不为常量表达式：

局部变量。局部对象，局部对象的地址/引用。全局变量。全局对象都不是常量表达式。

 

总结：首先非类型的形參仅仅能是整型，指针，引用。

这也决定了实參也必须仅仅能是这些，除此之外。实參还必须是一个常量表达式。所以这样一汇总：实參仅仅能是const int、常数、枚举、全局变量的引用/地址、全局对象的引用/地址。

也能够：

template<int* T>
class A{};
int d[]={2};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
       A<d>a;//----------OK
       system("pause");
       return 0;
}

4. 有非类型形參的模板在类外实现成员函数时：

事实上对于全部类型的类模板。在类外面定义类的成员时template后面的模板形參应与要定义的类的模板形參一致。

template<int* a>
class A{
public:void foo();
};
template<int* a>  -----在类外不要随便改动a的名称。保持和定义时一致
void A<a>::foo(){}

四、能够为类模板提供类型的默认值

 

template<typename T=int>
class A{};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
       A<>a;//OK
       A<double> b;//OK
       system("pause");
       return 0;
}

1. 注意能够为类模板提供类型默认值。不能够为函数模板提供类型默认值。

template<typename T=int>//ERROR
void foo(){}

2. 注意当有多个类型形參，则从第一个提供默认值的形參后面的形參，都要提供默认值。

 

template<typename T=int,typename T1>//ERROR
class A{};

五、模板的特化

1. 模板的特化就是给一个已存在的模板进行特殊类型时，运行特别的操作。

 

template<typename T>
class A{
public:void foo(){cout<<"T"<<endl;}
};
template<>//模板的特化。当T为int时。运行的是这个，当其它类型时。运行的是上面
class A<int>{
public:void foo(){cout<<"int"<<endl;}
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
       A<int> a;//运行的是以下那个特化模板
       a.foo();
       A<double> b;//运行的是上面那个普通模板
       b.foo();
       system("pause");
       return 0;
}

2. 模板的偏特化，也叫部分特化。

当模板有多个形參时。对当中一部分进行特化。与上面的所有特化想相应。

//1. 标准模板类。

template<typename T1, typenameT2>
class MyClass {
       ... ...
};
//2. 两个模板參数具有同样类型的部分特化类。
template<typename T>
class MyClass<T,T> {
       ... ...
};
//3. 第二个类型參数是int
template<typename T>
class MyClass<T,int> {
       ... ...
};
//4. 两个模板參数都是指针。
template<typename T1,typenameT2>
classMyClass<T1*,T2*> {
       ... ...
};
//5. 两个模板參数都是同样类型的指针。

template<typename T>
class MyClass<T*,T*>{
       ... ...
};
//6. 模板的所有特化，上面2~5为部分特化
template<>
class MyClass<int,double>{
       ......
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
   MyClass<int,float>c1;         //调用MyClass<T1,T2>
   MyClass<float,float> c2;    //调用MyClass<T,T>
   MyClass<float,int> c3;      //调用MyClass<T,int>
   MyClass<int*,float*>c4;    //调用MyClass<T1*,T2*>
   MyClass<int*,int*>c5;      //调用MyClass<T*,T*>
       MyClass<int,double>c6;      //调用MyClass<int,double>
       system("pause");
       return 0;
}

所有特化一般都是template<>。中括号中没有东西。把所有的形參所有特化。

部分特化一般都是template<T,…>。

中括号中有东西，没有把全部的形參都特化。

 

函数模板同理也能够特化。

六、函数模板的重载

类模板是不能够重载的。而函数模板能够重载。

样例：

template<typename T>
void foo(T)
{cout<<"template"<<endl;}
void foo(int)
{cout<<"foo"<<endl;}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
       int i=2;
       double j=2.0;
       foo(i);//调用的是foo(int)------（1）
       foo(j);//调用的是template<>foo(T)----------（2）
       system("pause");
       return 0;
}

和特化类似，仅仅是类模板不能够重载。(废话，类能重载吗)

重载选择的顺序：“越特殊越优先高”

显然假设(1)这么写的话:”foo<int>(i);”就是显式的调用函数模板，这样就调用的tempalte<>foo(T);了。