C++——模板---函数模板---类模板

一、模板

• 模板的引入：
  • 模板的精神：类型参数化，即类型也是一种参数。
  • template所代表的泛型编程是C++语言中的重要组成部分。C++是一门强类型语言，无法像动态语言（如python）那样，编写一段通用的逻辑，可以把任意类型的变量传进去。泛型编程弥补了这一点摆脱了类型的限制，提高了代码的可重用性。
  • 模板是建立通用的与数据类型无关的算法的重要手段，可实现代码重用。
• 函数模板的定义与声明：---函数模板实参推演
  • 定义：
    • template<模板参数表>返回值类型 函数名（函数形参表）{......}//函数体
    • 模板参数主要是模板类型参数，尖括号中不能为空。模板类型参数由typename（或class）+标识符构成。表示该标识符代表一种潜在的内置或用户自定义数据类型。
  • 声明:
    • 函数模板的声明与函数声明不同，函数模板的声明必须含变量名。因为两者的编译过程不一样。函数模板必须先转换成模板函数，再进行编译。模板定义本身不参与编译，而是编译器模板的用户使用模板时提供的类型参数生成代码，再进行编译。这一过程成为模板的实例化。用户提供不同的类型参数就会实例化出不同的代码。
• 类模板的定义与声明：---类模板实例化
  • 定义：

    • template<模板参数表> class 类名
      {
      //类定义体
      }；//注意分号不可少
      
      templete<模板参数表>返回类型 类名<模板参数名表>::
      成员函数名1（形参表）
      {
      ......;//成员函数定义体
      }

       模板参数表有两种：模板类型参数和非模板类型参数。

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二、函数模板---template关键字用于声明开始进行泛型编程-----typename关键字用于声明泛指类型----函数模板可以自动推导类型进行调用，也可以显示指定具体类型进行调用。

　　1、普通函数模板：

• • template<typename T>
    int compare(const T& left,const T& right)
    {
    if(left<rigth)
    {return -1;}
    if(right<left)
    {return 1;}
    　　reurn 0;
    }
    
    compare<int>(1,2);//使用模板函数

　　2、类的成员函数模板

不仅普通函数可以定义为模板，类的成员函数也可以定义为模板

• • class printer
    {
    public:
    template<typename T>
    void print(const T& t)
    {
    cout<<t<<endl;
    }
    }
    
    printer p;
    p.print<const char*>("seu");//打印seu

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• 实参推断：

为了使用方便，除了直接为函数模板指定类型参数外，还可以让编译器从传递给函数的实参推断参数类型，这一功能被称为模板实参推断。

• 实参推断的使用：

  • compare(1,2);//推断T的类型为int
    compare(1.0,2.0);//推断T的类型为double
    p.print("absdsaf");//推断T的类型为const char *
    
    int (*pf)(const int&,const int&)=compare;//推断T的类型为int；
    //通过把函数模板赋值给一个指定类型的函数指针，让编译器根据这个指针的类型，对模板实参进行判断

　　3、函数模板的重载

函数模板之间，函数模板与普通函数之间可以重载。编译器会根据调用时提供的函数参数，调用能够处理这一类型的最特殊的版本。在特殊性上，一般遵循如下顺序：

• 普通函数
• 特殊函数（限制了T的形式的，指针，引用，容器等）
• 普通模板（对T没有任何限制的） 
• 如何判断哪个模板函数更加特殊，原则是：如果模板B的所有实例都可以实例化模板A,而反过来不行，那么B就比A特殊。即B的范围大于A的范围。

  • template<typename T>
    void func(T& t) { //通用模板函数
        cout << "In generic version template " << t << endl;
    }
    
    template<typename T>
    void func(T* t) { //指针版本
        cout << "In pointer version template "<< *t << endl;
    }
    
    void func(string* s) { //普通函数
        cout << "In normal function " << *s << endl;
    }
    
    int i = 10;
    func(i); //调用通用版本，其他函数或者无法实例化或者不匹配
    func(&i); //调用指针版本，通用版本虽然也可以用，但是编译器选择最特殊的版本
    string s = "abc";
    func(&s); //调用普通函数，通用版本和特殊版本虽然也都可以用，但是编译器选择最特化的版本
    func<>(&s); //调用指针版本，通过<>告诉编译器我们需要用template而不是普通函数

　　4、模板函数的特化

有时候函数模板并不能解决个别类型的问题，我们必须对此进行定制，这就是函数模板的特化。函数模板的特化必须把所有的模板参数全部指定。

• template<>
  void func(int i) {
      cout << "In special version for int "<< i << endl; 
  }
  
  int i = 10;
  func(i); //调用特化版本

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三、类模板---

类模板只能显示指定类型参数，无法自动推断参数类型。声明的泛型类型参数可以出现在类模板的任意地方。类模板必须在头文件中实现，不能分开实现在不同的文件中。

类模板适合以相同的逻辑处理不同数据类型的数据，因此非常适合编写数据结构相关的代码。通常用来作为容器（vector）或行为（clonable）的封装。

对于一个类模板printer,只能显示的指定参数类型进行调用

• printer<int> p(1);正确
  printer p(1);错误