模板初阶

mac2025-09-03  10

函数模板

函数模板概念 函数模板代表了一个函数家族,该函数模板与类型无关,在使用时被参数化,根据实参类型产生函数的特定类型版本。

函数模板格式 template<typename T1, typename T2,…,typename Tn> 返回值类型 函数名(参数列表){} 如:

template<typename T> //template<class T> void Swap( T& left, T& right) { T temp = left; left = right; right = temp; }

tip:typename是用来定义模板参数关键字,也可以使用class,但是不能用struct。

函数模板的原理 在编译器编译阶段,对于模板函数的使用,编译器需要根据传入的实参类型来推演生成对应类型的函数以供调用。比如:当用double类型使用函数模板时,编译器通过对实参类型的演,将T确定为double类型,然后产生一份专门处理double类型的代码,对于字符类型也是如此。 (也就是说,你只有用到这个类型的参数,函数才会生成,如果你都不用,就只有一个模板类的代码)

函数模板的实例化 用不同类型的参数使用函数模板时,称为函数模板的实例化。模板参数实例化分为:隐式实例化和显式实例化。

隐式实例化:让编译器根据实参推演模板参数的实际类型 template<class T> T Add(const T& left, const T& right) { return left + right; } int main() { int a1 = 10, a2 = 20; double d1 = 10.0, d2 = 20.0; Add(a1, a2);//根据两个实参的类型推导出T是int型,从而创建int型的函数代码 Add(d1, d2);//根据两个实参的类型推导出T是double型,从而创建double型的函数代码 Add(a1,d1);//错误:推导出a1的类型是int,b1的类型是double,但是函数上面**声明的模板只有一个类型T**,编译器无法确定T到底是int还是double Add(a1,(int)d1); } template<class T> T Add(T& left, T& right)//去掉了const { return left + right; } int main() { int a1 = 10, a2 = 20; double d1 = 10.0, d2 = 20.0; Add(1,2);//错误:实参是常量,如果形参是引用,必须用const类型的去接受 Add(a1,a2);//正确a1,a2两个实参不是常量或者常变量 显式实例化:在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型 int main(void) { int a = 10; double b = 20.0; Add<int>(a, b);//编译器会进行隐士类型转换 return 0; }

模板参数的匹配原则

一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在,而且该函数模板还可以被实例化为这个非模板函数。 int Add(int left, int right) { return left + right; } template<class T> T Add( T left, T right) { return left + right; } void Test() { Add(1, 2); // 与非模板函数匹配,则编译器不需要重新生成一个int型的函数代码 Add<int>(1, 2); // 调用编译器生成的int型的函数代码 } 对于非模板函数和同名函数模板,如果其他条件都相同,在调动时会优先调用非模板函数而不会从该模板产生出一个实例。如果模板可以产生一个具有更好匹配的函数,那么将选择模板。 int Add(int left, int right) { return left + right; } template<class T1, class T2> T1 Add(T1 left, T2 right)//注意返回值的类型,改成T2则会返回3.2,T1返回3 { return left + right; } void Test() { Add(1, 2); // 与非函数模板类型完全匹配,不需要函数模板实例化 Add(1, 2.1); // 模板函数可以生成更加匹配的版本,编译器根据实参生成更加匹配的函数 }

但是如果上面的模板函数是

template<class T> T Add(T left, T right) { return left + right; } void Test() { Add(1, 2.1);//出错,有两个类型的实参,模板只有一个T类型 } 模板函数不允许自动类型转换,但普通函数可以进行自动类型转换。

类模板

类模板的定义格式

template<class T1, class T2, ..., class Tn> class 类模板名 { // 类内成员定义 };

如:

template<class T> //template<typename T> 也可以 class Student { public: void Display();//在类内声明 private: size_t age; T address; }; template<class T> void Student<char>::Display() { cout<<age<<endl; cout<<address<<endl; }

Student 是类名 Student 是类型

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