目录
- 1.内容引入
- 2.模板函数
- C语言写交换函数
- C++写交换函数
- 模板交换函数的语法及其原理
- 语法
- 原理
- 理解显示实例化和隐式实例化
- 关于编译器也是懒人这件事
- 3.类模板
1.内容引入
不知道大家是否在高中时背过英语范文模板，以下就是博主的回忆：
这篇模板是一些英语比较好的老师写的。
每当碰到感谢信时，我都会狂喜，尽管感谢的内容不同，地点不同，我都可以去根据模板，再根据作文分析模板的那些空对应应该填入什么。
其实呢c++中也用模板，但是这个时候，我们是写模板的人，而编译器变成了那个根据模板照葫芦画瓢的人
2.模板函数
C语言写交换函数
#include<iostream>
using namespace std;
void Swapi(int* a, int* b)
{
int tmp = *a;
*a = *b;
*b = tmp;
}
void Swapd(double* a, double* b)
{
double tmp = *a;
*a = *b;
*b = tmp;
}
//……
int main()
{
int a = 1, b = 2;
Swapi(&a, &b);
double c = 1.1, d = 2.2;
Swapd(&c, &d);
return 0;
}
要实现不同类型的交换，实参不仅要传地址，而且不同类型的函数的名字要保持不同
至于为什么会这样，大家可以去看看我的文章。解释了为什么c语言不支持函数重载：
传送门
C++写交换函数
#include<iostream>
using namespace std;
void Swap(int& x, int& y)
{
int tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}
void Swap(double& x, double& y)
{
double tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}
//……
int main()
{
int a = 1, b = 2;
Swap(a, b);
double c = 1.1, d = 2.2;
Swap(c, d);
return 0;
}
C++在语法上增加了引用和函数重载，在一定程度上弥补了c语言的不足，但是上述代码明明逻辑很相似，却还是要我们去实现不同类型的代码，对于我们这种懒人来说，简直就是煎熬
但是计算机他是一个任劳任怨的好铁，不来不会感到疲劳，厌倦，是一个头脑优点笨笨的但是计算能力超强的大铁块。
模板交换函数的语法及其原理
语法
#include<iostream>
using namespace std;
template <class T>
void Swap(T& x, T& y)
{
T tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}
int main()
{
int a = 1, b = 2;
Swap(a, b);
double c = 1.1, d = 2.2;
Swap(c, d);
return 0;
}
这样写交换函数是不是就轻松多了，但是我们思考以下，上述代码调用的是一个Swap函数还是两个Swap函数呢？
回顾我们说的模板，是我们写的模板，然后编译器照着模板帮我们写出了int和double类型的交换函数。
原理
图解：
我们也可以通过调试上述代码，转到反汇编，看看调用的函数是否真的是不同的函数。
理解显示实例化和隐式实例化
我们那模板加法函数来理解
#include<iostream>
using namespace std;
T Add(const T& x,const T& y)
{
return x + y;
}
int main()
{
int a = 1, b = 2;
double c = 1.1, d = 2.2;
cout << Add(a, b) << endl;//编译器要自己推类型的是隐式实例化
cout << Add(c, d) << endl;
//cout << Add(a, c) << endl;//error这样的写法就错了，为难编译器了，编译器也推不出来了
cout << Add<int>(a, c) << endl;//不需要编译器去推的是显示实例化
cout << Add<double>(b, d) << endl;
cout << Add(a, (int)c) << endl;
return 0;
}
编译器要自己去推T是什么类型的，就是隐式实例化
而由我们告诉编译器T是什么类型的，就是显示实例化
关于编译器也是懒人这件事
我们来看几道模板函数的代码来看看编译器是如何做事的：
#include<iostream>
using namespace std;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
// 通用加法函数
template<class T>
T Add(T left, T right)
{
return left + right;
}
int main()
{
Add(1, 2); // 与非模板函数匹配，编译器不需要特化
Add<int>(1, 2); // 调用编译器特化的Add版本
return 0;
}
如果调试了上述代码就会发现，编译器第一次调用的是第一个Add函数，第二次由于我们的指定，编译器调用的是模板加法函数。
#include<iostream>
using namespace std;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
template < class T1, class T2>
T1 Add(const T1 x,const T2 y)
{
return x + y;
}
int main()
{
Add(1, 2);
Add(1, 2.0);//如果不写模板，会进行一个类型转换，再去调用第一个
return 0;
}
3.类模板
由于c++的顺序表是用vector表示的，下面咱们的类名也用vector表示
像以前我们实现一个顺序表是这样的。
typedef int VDateType;
class vector
{
public:
//……
private:
VDateType* _a;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
int main()
{
vector v1;
vector v2;
return 0;
}
但是我们无法让v1是int类型的顺序表，v2是double类型的顺序表。
用模板类来实现
#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
namespace kcc
{
template<class T>
class vector
{
public:
vector()
:_a(nullptr)
, _size(0)
, _capacity(0)
{}
// 拷贝构造和operator= 这里涉及深浅拷贝问题，还挺复杂，后面具体再讲
~vector()
{
delete[] _a;
_a = nullptr;
_size = _capacity = 0;
}
void push_back(const T& x)
{
if (_size == _capacity)
{
int newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
T* tmp = new T[newcapacity];
if (_a)
{
memcpy(tmp, _a, sizeof(T) * _size);
delete[] _a;
}
_a = tmp;
_capacity = newcapacity;
}
_a[_size] = x;
++_size;
}
// 读+写
T& operator[](size_t pos);
size_t size();
private:
T* _a;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
// 模板不支持分离编译，也就是声明在.h ,定义在.cpp，原因后面再讲
// 建议就是定义在一个文件 xxx.h xxx.hpp
// 在类外面定义
template<class T>
T& vector<T>::operator[](size_t pos)
{
assert(pos < _size);
return _a[pos];
}
template<class T>
size_t vector<T>::size()
{
return _size;
}
}
int main()
{
kcc::vector<int> v1; // int
v1.push_back(1);
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
v1.push_back(4);
// v1.operator[](3);
//cout << v1[3] << endl;
//cout << v1[5] << endl;
for (size_t i = 0; i < v1.size(); ++i)
{
v1[i] *= 2;
}
cout << endl;
for (size_t i = 0; i < v1.size(); ++i)
{
cout << v1[i] << " ";
}
cout << endl;
kcc::vector<double> v2; // double
v2.push_back(1.1);
v2.push_back(2.2);
v2.push_back(3.3);
v2.push_back(4.4);
for (size_t i = 0; i < v2.size(); ++i)
{
cout << v2[i] << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
如果内部成员函数在类的外面定义的话，要加上类名::
当然了，本文章并不是重点介绍顺序表vector的实现，而是让大家看看类模板的效果
vector会在后续的文章中更新，敬请期待！