前言
今天博主將要介紹的內容是–模板,他在C++中具有非常重要的位置.至于什么是模板呢?我們請看下面的章節.
引入
我們對交換函數Swap已經非常熟悉了,但是我們經常會遇到這樣的一些事,比如,很多不同的數據類型進行交換,那么我們就需要寫不同的重載Swap,如下:
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#include <iostream>using namespace std;void Swap(int& a,int& b){ int t = a; a = b; b = t;}void Swap(double& a,double& b){ double t = a; a = b; b = t;}int main(){ int a = 10,b = 20; double c = 1.2,d = 3.4; Swap(a,b); Swap(c,d); return 0;} |
可以看到,如果有必要,我們需要交換幾種類型的數據,就必須寫上幾種重載Swap,這就導致非常的繁瑣,因為我們對其交換邏輯太熟悉了,只是換了變量類型,那有什么辦法可以解決呢?沒錯,這就是我們今天要講的模板.
模板
概念:在生活中,博主舉一個例子,假設你是一個手辦廠家,現在你需要售出各種材料和顏色做的悟空手辦,首先你需要的就是悟空的模型,然后按照這個模型使用不同的材料.這個模型就是我們在程序中的模板.
模板種類:
- 函數模板
- 類模板
函數模板
函數模板的格式:
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template<class T1,class T2,...> return_val function_name (para1,para1,...){} |
打省略號的都是形參列表,表示參數量自由,我們現在知道了怎樣使用函數模板,那試試寫一個Swap模板:
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template<class T> void Swap (T& a,T& b){ T t = a; a = b; b = a;} |
按照模板規范,我們寫出來了Swap的模板,現在測試一下結果是否正確呢?
發現測試結果完全正確.
然后這里博主有個疑問,就是我們調用Swap時,編譯器是執行的上面模板呢?還是執行的通過模板推演出來的函數呢?
答:通過模板推演出來的函數,因為C++提出模板是為了節省程序員的時間,我們所省略的工作,只是編譯器替我們完成了.
也就是說,比如我們這樣調用:
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int main(){ int a = 10,b = 20; Swap(a,b); return 0;} |
那么編譯器在底部會推演出一個如下函數,并執行:
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void Swap(int& a,int& b){ int t = a; a = b; b = t;} |
模板的匹配原則
什么叫做模板的匹配原則呢?
就是說當既有定義出來的明確函數,同時又有模板,那么調用函數時候,執行的是哪一個?以下面為例:
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void Swap(int& a,int& b){ int t = a; a = b; b = t;}template<class T> void Swap (T& a,T& b){ T t = a; a = b; b = a;}int main(){ int a = 10,b = 20; Swap(a,b); return 0;} |
匹配順序為:
- 如果有定義出來的函數,且類型完全匹配調用時實參類型,則執行定義出來的函數.
- 如果定義出來的函數,不符合,則執行模板推演.
也就是說,上面的例子中,Swap調用的是我們定義出來的Swap,而不是模板.
模板的顯示調用
上面講解的模板使用,其實被稱做隱式調用,現在,博主介紹一下顯示調用.
顯示調用格式:
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function<Type1,Type2,..>(para1,para1,...); |
也就是說,我們明確知道需要使用的什么類型,并且就想告訴編譯器,我傳給你的是什么類型,然后讓編譯器推演出該類型的函數.比如下面使用:
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int a = 10,b = 20;char c = 'a',d = 'b';Swap<int>(a,b); //告訴編譯器我傳的是int類型Swap<char>(c,d); //告訴編譯器我傳的是char類型 |
大家可能會問了,這有什么用呢?既然編譯器會根據我們的調用情況進行推演,還進行顯示調用不是多此一舉嗎?大家請看下面的代碼:
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template<class T> void Swap (T& a,T& b){ T t = a; a = b; b = a;}int main(){ int a = 10; double b = 23.22; Swap(a,b); //這樣調用編譯器就會報錯 return 0;} |
像上面的調用方式,是不允許的,因為模板中只有一個T,但是我們傳了兩個類型,編譯器根據模板將不知道T應該是啥類型,而解決上面的問題只有兩種
- 一是強制性轉換類型,比如Swap(a,(int)b);
- 二是顯示使用模板,比如Swap<int>(a,b);
其次,博主講解模板的顯示調用還有一個目的就是為了引出下面的類模板.
類模板
類模板和函數模板相似,定義框架如下:
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template <class T1,class T2,...> class class_name { }; |
我們對數據結構—棧,應該算比較了解,而對于經常刷力扣的伙伴來說,可能會發現棧不只是用來存儲int類型,比如還有ListNode*等,那我們大概寫一下其stack模板吧.
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template <class T>class Stack{public: Stack():data(new T*[10]),top(0),capacity(10) {} ~Stack() { delete[] data; top = capacity = 0; } void Push(T& a) {}private: T* data; int top; int capacity;}; |
然后我們定義Stack對象,但是對象應該存儲的類型是什么呢?如果我們繼續用最開始的隱式模板方法,發現完全實現不了,這也就是博主上面為何要講解模板的顯示調用,因為類模板只能通過顯示調用實現,例子使用如下:
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Stack <char> st1; //定義一個存儲char類型的棧Stack <int> st2; //定義一個存儲int類型的棧Stack <double> st3; //定義一個存儲double類型的棧 |
Stack并不是類,其只是一個模板,Stack <int>等才是類
注意1
類模板只是一個模板,他并不屬于類.
注意2
當我們的模板類中的成員函數,在模板中聲明,而在模板外定義時,需要加上模板參數列表,如下:
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template <class T>class Stack{public: void Push(T& a); bool empty();private: T* data; int top; int capacity;};template <class T> void Stack<T>:: Push(T& a) //需要加上template <class T> ,且在Stack后面加上<T>{}template <class T> void Stack<T>:: empty() //需要加上template <class T> ,且在Stack后面加上<T>{} |
總結
本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關注服務器之家的更多內容!
原文鏈接：https://blog.csdn.net/m0_51723227/article/details/120997774
