C++中的模板编程

2021-03-07

cp是中模板编程是泛型技术实现的基础，包含函数模板和类模板。

函数模板

使用template 或者template 进行类型声明。

#include<iostream>
using namespace std;
template <typename T>
const T& Max(const T& a, const T& b)
{
  return a>b?a:b;
}
int main()
{
  cout<<Max(1,2)<<endl;
  cout<<Max(1.0,2.0)<<endl;
  return 0;
}

函数模板使用时可以不指定类型，由编译器自动推导，也可以显示指定。
1
2
3
// 一下两种写法均可
Max<double>(1.0,2.0);
Max(1.0,2.0);
函数模板如果让编译器自动推断类型，必须进行严格类型匹配，不能像普通函数一样进行自动类型转换。如果想要进行自动类型转换，需要显示指定类型。
1
2
Max(1.0, 2); // 错误，不能自动把2转换成double或者float
Max<double>(1.0, 2); // 正确

在函数模板和普通函数都能匹配时，优选选择普通函数。

#include<iostream>
using namespace std;
template <typename T>
const T& Max(const T& a, const T& b)
{
  cout<<"template function!"<<endl;
  return a>b?a:b;
}
const int& Max(const int& a, const int&b)
{
  cout<<"ordinary function!"<<endl;
  return a>b?a:b;
}

int main()
{
  cout<<Max(1,2)<<endl;
  return 0;
}

输出

1 2	ordinary function! 2

类模板

#include<iostream>
using namespace std;
// 等价template<class NameType, class AgeType>
// 需要使用多少个类型就用多少类型
template <typename NameType, typename AgeType>
class Person
{
public:
  Person(NameType name, AgeType age)
  {
    mName = name;
    mAge = age;
  }
  void showPerson()
  {
    cout << "name: " << mName << " age: " << mAge << endl;
  }
private:
  NameType mName;
  AgeType mAge;
};

void test1()
{
  Person<string, int>P1("ali", 90);
  P1.showPerson();
}

类模板派生

类模板派生普通类，需要指定具体泛型类别；
类模板派生模板类，继续使用template。

类模板与函数模板区别

类模板不存在自动推导，必须要显示指定类型，因为编译器需要知道占据内存大小；

类模板可以使用默认参数；

// 这里的AgeType默认类型为int
template <typename NameType, typename AgeType=int>
class Person
{
public:
  Person(NameType name, AgeType age)
  {
    mName = name;
    mAge = age;
  }
  void showPerson()
  {
    cout << "name: " << mName << " age: " << mAge << endl;
  }
private:
  NameType mName;
  AgeType mAge;
};

模板存在两次编译过程，第二次是直接编译模板本身，第二次是根据调用情况将模板翻译成具体数据类型的函数。

由于模板需要两次编译和C++的分离式编译特点，模板类的声明和实现需要写在一个文件中，否则会出现链接错误，这样的文件后缀为hcpp。

补充

为了防止头文件重复包含，C/C++中使用两种方式

// C/C++语言支持，使用一定没问题
#ifndefine _TEST
#define _TEST
#endif

// 编译器支持，老式编译器不支持
#pragma once