C++语言基础(18)-模板

Java中的泛型编程可以极大的提升编程的效率，比如在android中查找一个控件的ID：标准写法为：

TextView tv_text = (TextView)findViewById(R.id.tv_text);

或者：

ImageView iv_img = (ImageView)findViewById(R.id.iv_img);

因为同为查询控件ID，所以上面的写法可以采用泛型编程精简为：

protected final <T extends View> T getView(int id) {
        return (T) findViewById(id);
}

这样在下次使用的时候就可以写成这样：

TextView tv_text = getView(R.id.tv_text);

C++中也有类似的东西，不过名字变了，叫模板(template)。

一.函数模板

例：交换两个相同类型变量的值

原始写法：

//交换 int 变量的值
void Swap(int *a, int *b){
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

//交换 float 变量的值
void Swap(float *a, float *b){
    float temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

//交换 char 变量的值
void Swap(char *a, char *b){
    char temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

//交换 bool 变量的值
void Swap(bool *a, bool *b){
    char temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

使用模板后的写法：

#include <iostream>
using namespace std;

template<typename T> void Swap(T *a, T *b){
    T temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main(){
    //交换 int 变量的值
    int n1 = 100, n2 = 200;
    Swap(&n1, &n2);
    cout<<n1<<", "<<n2<<endl;
   
    //交换 float 变量的值
    float f1 = 12.5, f2 = 56.93;
    Swap(&f1, &f2);
    cout<<f1<<", "<<f2<<endl;
   
    //交换 char 变量的值
    char c1 = 'A', c2 = 'B';
    Swap(&c1, &c2);
    cout<<c1<<", "<<c2<<endl;
   
    //交换 bool 变量的值
    bool b1 = false, b2 = true;
    Swap(&b1, &b2);
    cout<<b1<<", "<<b2<<endl;

    return 0;
}

修改成引用：

#include <iostream>
using namespace std;

template<typename T> void Swap(T &a, T &b){
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

int main(){
    //交换 int 变量的值
    int n1 = 100, n2 = 200;
    Swap(n1, n2);
    cout<<n1<<", "<<n2<<endl;
   
    //交换 float 变量的值
    float f1 = 12.5, f2 = 56.93;
    Swap(f1, f2);
    cout<<f1<<", "<<f2<<endl;
   
    //交换 char 变量的值
    char c1 = 'A', c2 = 'B';
    Swap(c1, c2);
    cout<<c1<<", "<<c2<<endl;
   
    //交换 bool 变量的值
    bool b1 = false, b2 = true;
    Swap(b1, b2);
    cout<<b1<<", "<<b2<<endl;

    return 0;
}

例：求三个数最大值：

#include <iostream>
using namespace std;

//声明函数模板
template<typename T> T max(T a, T b, T c);

int main( ){
    //求三个整数的最大值
    int i1, i2, i3, i_max;
    cin >> i1 >> i2 >> i3;
    i_max = max(i1,i2,i3);
    cout << "i_max=" << i_max << endl;

    //求三个浮点数的最大值
    double d1, d2, d3, d_max;
    cin >> d1 >> d2 >> d3;
    d_max = max(d1,d2,d3);
    cout << "d_max=" << d_max << endl;

    //求三个长整型数的最大值
    long g1, g2, g3, g_max;
    cin >> g1 >> g2 >> g3;
    g_max = max(g1,g2,g3);
    cout << "g_max=" << g_max << endl;

    return 0;
}

//定义函数模板
template<typename T>  //模板头，这里不能有分号
T max(T a, T b, T c){ //函数头
    T max_num = a;
    if(b > max_num) max_num = b;
    if(c > max_num) max_num = c;
    return max_num;
}

运行结果：

12  34  100
i_max=100
73.234  90.2  878.23
d_max=878.23
344  900  1000
g_max=1000

总结一下，函数模板的基本语法为：

template <typename 类型参数1 , typename 类型参数2 , ...> 返回值类型  函数名(形参列表){
    //在函数体中可以使用类型参数
}

二.类模板

类模板的声明与函数模板的声明类似：

template<typename 类型参数1 , typename 类型参数2 , …> class 类名{
    //TODO:
};

示例代码：

#include <iostream>
using namespace std;

template<class T1, class T2>  //这里不能有分号
class Point{
public:
    Point(T1 x, T2 y): m_x(x), m_y(y){ }
public:
    T1 getX() const;  //获取x坐标
    void setX(T1 x);  //设置x坐标
    T2 getY() const;  //获取y坐标
    void setY(T2 y);  //设置y坐标
private:
    T1 m_x;  //x坐标
    T2 m_y;  //y坐标
};

template<class T1, class T2>  //模板头
T1 Point<T1, T2>::getX() const /*函数头*/ {
    return m_x;
}

template<class T1, class T2>
void Point<T1, T2>::setX(T1 x){
    m_x = x;
}

template<class T1, class T2>
T2 Point<T1, T2>::getY() const{
    return m_y;
}

template<class T1, class T2>
void Point<T1, T2>::setY(T2 y){
    m_y = y;
}

int main(){
    Point<int, int> p1(10, 20);
    cout<<"x="<<p1.getX()<<", y="<<p1.getY()<<endl;
 
    Point<int, char*> p2(10, "东京180度");
    cout<<"x="<<p2.getX()<<", y="<<p2.getY()<<endl;
 
    Point<char*, char*> *p3 = new Point<char*, char*>("东京180度", "北纬210度");
    cout<<"x="<<p3->getX()<<", y="<<p3->getY()<<endl;

    return 0;
}

输出结果：

x=10, y=20
x=10, y=东京180度
x=东京180度, y=北纬210度

注意：

1.在对类模板的成员函数进行定义时，除了 template 关键字后面要指明类型参数，类名 Point 后面也要带上类型参数，只是不加 typename 关键字了

2.类模板在实例化时必须显式地指明数据类型，赋值号两边也要指明具体的数据类型，且要保持一致。