第十讲 C++ Template

1. 模板的概念。

咱们已经学过重载(Overloading)，对重载函数而言,C++的检查机制能经过函数参数的不一样及所属类的不一样。正确的调用重载函数。例如，为求两个数的最大值，咱们定义MAX()函数须要对不一样的数据类型分别定义不一样重载(Overload)版本。

//函数1.

int max(int x,int y);
{return(x>y)?x:y ;}

//函数2.
float max( float x,float y){
return (x>y)? x:y ;}

//函数3.
double max(double x,double y)
{return (c>y)? x:y ;}

但若是在主函数中，咱们分别定义了 char a,b; 那么在执行max(a,b);时 程序就会出错，由于咱们没有定义char类型的重载版本。

如今，咱们再从新审视上述的max()函数，它们都具备一样的功能，即求两个数的最大值，可否只写一套代码解决这个问题呢？这样就会避免因重载函数定义不 全面而带来的调用错误。为解决上述问题C++引入模板机制，模板定义：模板就是实现代码重用机制的一种工具，它能够实现类型参数化，即把类型定义为参数， 从而实现了真正的代码可重用性。模版能够分为两类，一个是函数模版，另一个是类模版。

2.   函数模板的写法

函数模板的通常形式以下：

Template <class或者也能够用typename T>

返回类型 函数名（形参表）
{//函数定义体 }

说明： template是一个声明模板的关键字，表示声明一个模板关键字class不能省略，若是类型形参多余一个 ，每一个形参前都要加class <类型 形参表>能够包含基本数据类型能够包含类类型.

 

请看如下程序:

//Test.cpp

#include <iostream>

using std::cout;

using std::endl;

 

//声明一个函数模版,用来比较输入的两个相同数据类型的参数的大小，class也能够被typename代替，

//T能够被任何字母或者数字代替。

template <class T>

T min(T x,T y)

{ return(x<y)?x:y;}

 

void main( )

{

     int n1=2,n2=10;

     double d1=1.5,d2=5.6;

     cout<< "较小整数:"<<min(n1,n2)<<endl;

     cout<< "较小实数:"<<min(d1,d2)<<endl;

     system("PAUSE");

}

程序运行结果：

　

 

程序分析：main()函数中定义了两个整型变量n1 , n2 两个双精度类型变量d1 , d2而后调用min( n1, n2); 即实例化函数模板T min(T x, T y)其中Ｔ为int型，求出n1,n2中的最小值．同理调用min(d1,d2)时，求出d1,d2中的最小值．

3. 类模板的写法

定义一个类模板：

Template < class或者也能够用typename T >
class类名｛
／／类定义．．．．．．
｝；

说明：其中，template是声明各模板的关键字，表示声明一个模板，模板参数能够是一个，也能够是多个。

例如：定义一个类模板：

// ClassTemplate.h
#ifndef ClassTemplate_HH

#define ClassTemplate_HH

 

template<typename T1,typename T2>

class myClass{

private:

     T1 I;

     T2 J;

public:

     myClass(T1 a, T2 b);//Constructor

     void show();

};

 

//这是构造函数

//注意这些格式

template <typename T1,typename T2>

myClass<T1,T2>::myClass(T1 a,T2 b):I(a),J(b){}

 

//这是void show();

template <typename T1,typename T2>

void myClass<T1,T2>::show()

{

     cout<<"I="<<I<<", J="<<J<<endl;

}

#endif

 

// Test.cpp

#include <iostream>

#include "ClassTemplate.h"

using std::cout;

using std::endl;

 

void main()

{

     myClass<int,int> class1(3,5);

     class1.show();

 

     myClass<int,char> class2(3,'a');

     class2.show();

 

     myClass<double,int> class3(2.9,10);

     class3.show();

 

     system("PAUSE");

}

 

最后结果显示：

 

 

4.非类型模版参数

通常来讲，非类型模板参数能够是常整数（包括枚举）或者指向外部连接对象的指针。

那么就是说，浮点数是不行的，指向内部连接对象的指针是不行的。

template<typename T, int MAXSIZE>

 

class Stack{

 

Private:

 

       T elems[MAXSIZE];

 

…

 

};

 

 

 

Int main()

 

{

 

       Stack<int, 20> int20Stack;

 

       Stack<int, 40> int40Stack;

 

…

 

};

5.使用模板类型

有时模板类型是一个容器或类，要使用该类型下的类型能够直接调用，如下是一个可打印STL中顺序和链的容器的模板函数

template <typename T>
void print(T v)
{
 T::iterator itor;
 for (itor = v.begin(); itor != v.end(); ++itor)
 {
  cout << *itor << " ";
 }
 cout << endl;
}

void main(int argc, char **argv){
 list<int> l;
 l.push_back(1);
 l.push_front(2);
 if(!l.empty())
  print(l);
 vector<int> vec;
 vec.push_back(1);
 vec.push_back(6);
 if(!vec.empty())
  print(vec);
}

打印结果

类型推导的隐式类型转换
在决定模板参数类型前，编译器执行下列隐式类型转换：

  左值变换
  修饰字转换
  派生类到基类的转换

  见《C++ Primer》（[注2]，P500）对此主题的完备讨论。

简而言之，编译器削弱了某些类型属性，例如咱们例子中的引用类型的左值属性。举例来讲，编译器用值类型实例化函数模板，而不是用相应的引用类型。

一样地，它用指针类型实例化函数模板，而不是相应的数组类型。

它去除const修饰，毫不会用const类型实例化函数模板，老是用相应的非 const类型，不过对于指针来讲，指针和 const 指针是不一样的类型。

底线是：自动模板参数推导包含类型转换，而且在编译器自动决定模板参数时某些类型属性将丢失。这些类型属性能够在使用显式函数模板参数申明时得以保留。

6. 模板的特化
若是咱们打算给模板函数（类）的某个特定类型写一个函数，就须要用到模板的特化，好比咱们打算用 long 类型调用 max 的时候，返回小的值（原谅我举了不恰当的例子）：
template<> // 这表明了下面是一个模板函数
long max<long>( long a, long b ) // 对于 vc 来讲，这里的 <long> 是能够省略的
{
  return a > b ? b : a;
}
实际上，所谓特化，就是代替编译器完成了对指定类型的特化工做，现代的模板库中，大量的使用了这个技巧。
对于偏特化，则只针对模板类型中部分类型进行特化，如

template<T1, T2>

class MyClass;

template<T1, T2>

class MyCalss<int, T2>//偏特化7. 仿函数仿函数这个词常常会出如今模板库里（好比 STL），那么什么是仿函数呢？顾名思义：仿函数就是能像函数同样工做的东西，请原谅我用东西这样一个代词，下面我会慢慢解释。void dosome( int i )这个 dosome 是一个函数，咱们能够这样来使用它： dosome(5);那么，有什么东西能够像这样工做么？答案1：重载了 () 操做符的对象，所以，这里须要明确两点：　　1　仿函数不是函数，它是个类；　　2　仿函数重载了()运算符，使得它的对你能够像函数那样子调用(代码的形式好像是在调用好比：  struct DoSome  {  void operator()( int i );  }  DoSome dosome;这里类(对 C++ 来讲，struct 和类是相同的) 重载了 () 操做符，所以它的实例 dosome 能够这样用 dosome(5); 和上面的函数调用如出一辙，不是么？因此 dosome 就是一个仿函数了。实际上还有答案2：  函数指针指向的对象。  typedef void( *DoSomePtr )( int );  typedef void( DoSome )( int );  DoSomePtr *ptr=&func;  DoSome& dosome=*ptr;      dosome(5); // 这里又和函数调用如出一辙了。固然，答案3 成员函数指针指向的成员函数就是意料之中的答案了。8. 仿函数的用处不论是对象仍是函数指针等等，它们都是能够被做为参数传递，或者被做为变量保存的。所以咱们就能够把一个仿函数传递给一个函数，由这个函数根据须要来调用这个仿函数（有点相似回调）。STL 模板库中，大量使用了这种技巧，来实现库的“灵活”。好比：for_each, 它的源代码大体以下：template< typename Iterator, typename Functor >void for_each( Iterator begin, Iterator end, Fucntor func ){  for( ; begin!=end; begin++ )  func( *begin );}这个 for 循环遍历了容器中的每个元素，对每一个元素调用了仿函数 func，这样就实现了 对“每一个元素作一样的事”这样一种编程的思想。特别的，若是仿函数是一个对象，这个对象是能够有成员变量的，这就让 仿函数有了“状态”，从而实现了更高的灵活性。