C++模板template用法总括语言

引言

模板(Template)指C++程序设计布署语言中使用类型作为参数的先后设计,帮忙通用程序设计。C++
的标准库提供许多得力的函数大多结合了模版的价值观,如STL以及IO Stream。

1 由于Python是动态语言,依据类创制的实例可以轻易绑定属性。 给实例绑定属性的不二法门是因而实例变量,或然经过self变量:

函数模板

在c++入门中,很多个人会触发swap(int&, int&)那样的函数类似代码如下:

void swap(int&a , int& b) {
    int temp = a;
    a =  b;
    b = temp;
}

但是假诺是要扶助long,string,自定义class的swap函数,代码和上述代码大致,只是类型差异,那一个时候正是大家定义swap的函数模板,就足以复用不一样档次的swap函数代码,函数模板的宣示方式如下:

 

template <class identifier> function_declaration;
template <typename identifier> function_declaration;

swap函数模板的扬言和定义代码如下:

//method.h
template<typename T> void swap(T& t1, T& t2);

#include "method.cpp"

 

 

//method.cpp

template<typename  T> void swap(T& t1, T& t2) {
    T tmpT;
    tmpT = t1;
    t1 = t2;
    t2 = tmpT;
}

 

上述是模板的注解和定义了,那模板如何实例化呢,模板的实例化是编写翻译器做的业务,与程序员非亲非故,那么上述模板如何利用啊,代码如下:

 

//main.cpp
#include <stdio.h>
#include "method.h"
int main() {
    //模板方法 
    int num1 = 1, num2 = 2;
    swap<int>(num1, num2);
    printf("num1:%d, num2:%d\n", num1, num2);  
    return 0;
}

 

那里运用swap函数,必须包罗swap的定义,不然编写翻译会出错,这么些和一般的函数使用不同。所以必须在method.h文件的最终一行参预#include
“method.cpp”。

1 class Student(object):
2     def __init__(self, name):
3         self.name = name
4 
5 s = Student('Bob')
6 s.score = 90

类模板

考虑大家写三个简便的栈的类,这些栈能够支撑int类型,long类型,string类型等等,不利用类模板,大家将要写五个以上的stack类,个中代码基本等同,通过类模板,我们能够定义三个简单易行的栈模板,再依照必要实例化为int栈,long栈,string栈。

 

//statck.h
template <class T> class Stack {
    public:
        Stack();
        ~Stack();
        void push(T t);
        T pop();
        bool isEmpty();
    private:
        T *m_pT;        
        int m_maxSize;
        int m_size;
};

#include "stack.cpp"

 

 

 

//stack.cpp
template <class  T>  Stack<T>::Stack(){
   m_maxSize = 100;      
   m_size = 0;
   m_pT = new T[m_maxSize];
}
template <class T>  Stack<T>::~Stack() {
   delete [] m_pT ;
}

template <class T> void Stack<T>::push(T t) {
    m_size++;
    m_pT[m_size - 1] = t;

}
template <class T> T Stack<T>::pop() {
    T t = m_pT[m_size - 1];
    m_size--;
    return t;
}
template <class T> bool Stack<T>::isEmpty() {
    return m_size == 0;
}

 

上述定义了1个类模板–栈,这一个栈很简单,只是为了表明类模板怎样运用而已,最多只可以协理九1七个成分入栈,使用示例如下:

 

//main.cpp
#include <stdio.h>
#include "stack.h"
int main() {
    Stack<int> intStack;
    intStack.push(1);
    intStack.push(2);
    intStack.push(3);

    while (!intStack.isEmpty()) {
        printf("num:%d\n", intStack.pop());
    }
    return 0;
}

 

模板参数
模板能够有项目参数,也能够有不奇怪的门类参数int,也得以有暗许模板参数,例如

template<class T, T def_val> class Stack{...}

上述类模板的栈有2个限制,就是最四只好帮忙九十九个要素,大家得以选用模板参数配置这些栈的最大元素数,假诺不安顿,就安装默许最大值为100,代码如下:

 

//statck.h
template <class T,int maxsize = 100> class Stack {
    public:
        Stack();
        ~Stack();
        void push(T t);
        T pop();
        bool isEmpty();
    private:
        T *m_pT;        
        int m_maxSize;
        int m_size;
};

#include "stack.cpp"

 

 

 

//stack.cpp
template <class T,int maxsize> Stack<T, maxsize>::Stack(){
   m_maxSize = maxsize;      
   m_size = 0;
   m_pT = new T[m_maxSize];
}
template <class T,int maxsize>  Stack<T, maxsize>::~Stack() {
   delete [] m_pT ;
}

template <class T,int maxsize> void Stack<T, maxsize>::push(T t) {
    m_size++;
    m_pT[m_size - 1] = t;

}
template <class T,int maxsize> T Stack<T, maxsize>::pop() {
    T t = m_pT[m_size - 1];
    m_size--;
    return t;
}
template <class T,int maxsize> bool Stack<T, maxsize>::isEmpty() {
    return m_size == 0;
}

 

运用示例如下:

 

//main.cpp
#include <stdio.h>
#include "stack.h"
int main() {
    int maxsize = 1024;
    Stack<int,1024> intStack;
    for (int i = 0; i < maxsize; i++) {
        intStack.push(i);
    }
    while (!intStack.isEmpty()) {
        printf("num:%d\n", intStack.pop());
    }
    return 0;
}

 

 

模板专门化

 当大家要定义模板的不等完结,大家能够利用模板的专门化。例如大家定义的stack类模板,假若是char*花色的栈,我们希望可以复制char的具备数据到stack类中,因为只是保存char指针,char指针指向的内部存款和储蓄器有可能会失效,stack弹出的堆栈成分char指针,指向的内部存款和储蓄器大概曾经对事情没有什么帮助了。还有大家定义的swap函数模板,在vector恐怕list等容器类型时,如若容器保存的对象十分的大,会占有多量内部存款和储蓄器,质量下落,因为要产生一个近日的大目的保存a,那个都急需模板的专门化才能缓解。

函数模板专门化

 

2  如果Student类本身需要绑定一个属性,可以直接在class中定义属性,这种属性是类属性,归Student类所有:

1  class Student(object):
2         name = 'Student'

比方大家swap函数要拍卖二个意况,大家有三个广大成分的vector<int>,在运用原来的swap函数,执行tmpT

t1要拷贝t1的整整因素,占用多量内部存款和储蓄器,造成品质下落,于是我们系统经过vector.swap函数消除这么些难题,代码如下:

//method.h
template<class T> void swap(T& t1, T& t2);

#include "method.cpp"

 

 

#include <vector>
using namespace std;
template<class T> void swap(T& t1, T& t2) {
    T tmpT;
    tmpT = t1;
    t1 = t2;
    t2 = tmpT;
}

template<> void swap(std::vector<int>& t1, std::vector<int>& t2) {
    t1.swap(t2);
}

 

template<>前缀表示那是2个专门化,描述时绝不模板参数,使用示例如下:

 

//main.cpp
#include <stdio.h>
#include <vector>
#include <string>
#include "method.h"
int main() {
    using namespace std;
    //模板方法 
    string str1 = "1", str2 = "2";
    swap(str1, str2);
    printf("str1:%s, str2:%s\n", str1.c_str(), str2.c_str());  

    vector<int> v1, v2;
    v1.push_back(1);
    v2.push_back(2);
    swap(v1, v2);
    for (int i = 0; i < v1.size(); i++) {
        printf("v1[%d]:%d\n", i, v1[i]);
    }
    for (int i = 0; i < v2.size(); i++) {
        printf("v2[%d]:%d\n", i, v2[i]);
    }
    return 0;
}

 

vector<int>的swap代码依旧比较局限,借使要用模板专门解决决全部vector的swap,该怎么办吗,只须求把下部代码

template<> void swap(std::vector<int>& t1, std::vector<int>& t2) {
    t1.swap(t2);
}

改为

template<class V> void swap(std::vector<V>& t1, std::vector<V>& t2) {
    t1.swap(t2);
}

就能够了,其余代码不变。

类模板专门化

 请看上边compare代码:

 

//compare.h
template <class T>
 class compare
 {
  public:
  bool equal(T t1, T t2)
  {
       return t1 == t2;
  }
};

 

 

 

#include <iostream>
#include "compare.h"
 int main()
 {
  using namespace std;
  char str1[] = "Hello";
  char str2[] = "Hello";
  compare<int> c1;
  compare<char *> c2;   
  cout << c1.equal(1, 1) << endl;        //比较两个int类型的参数
  cout << c2.equal(str1, str2) << endl;   //比较两个char *类型的参数
  return 0;
 }

 

在相比较多个整数,compare的equal方法是科学的,可是compare的模板参数是char*时,那一个模板就不可能干活了,于是修改如下:

 

//compare.h
#include <string.h>
template <class T>
 class compare
 {
  public:
  bool equal(T t1, T t2)
  {
       return t1 == t2;
  }
};


template<>class compare<char *>  
{
public:
    bool equal(char* t1, char* t2)
    {
        return strcmp(t1, t2) == 0;
    }
};

main.cpp文件不变,此代码能够健康办事。

 

模板类型转换

还记得大家自定义的Stack模板吗,在大家的程序中,要是我们定义了Shape和Circle类,代码如下:

//shape.h
class Shape {

};
class Circle : public Shape {
};

下一场大家希望能够那样使用:

 

//main.cpp
#include <stdio.h>
#include "stack.h"
#include "shape.h"
int main() {
    Stack<Circle*> pcircleStack;
    Stack<Shape*> pshapeStack;
    pcircleStack.push(new Circle);
    pshapeStack = pcircleStack;
    return 0;
}

 

此地是无能为力编写翻译的,因为Stack<Shape*>不是Stack<Circle*>的父类,但是大家却期待代码可以如此工作,那我们就要定义转换运算符了,Stack代码如下:

 

//statck.h
template <class T> class Stack {
    public:
        Stack();
        ~Stack();
        void push(T t);
        T pop();
        bool isEmpty();
        template<class T2>  operator Stack<T2>();
    private:
        T *m_pT;        
        int m_maxSize;
        int m_size;
};

#include "stack.cpp"

 

 

 

template <class  T>  Stack<T>::Stack(){
   m_maxSize = 100;      
   m_size = 0;
   m_pT = new T[m_maxSize];
}
template <class T>  Stack<T>::~Stack() {
   delete [] m_pT ;
}

template <class T> void Stack<T>::push(T t) {
    m_size++;
    m_pT[m_size - 1] = t;

}
template <class T> T Stack<T>::pop() {
    T t = m_pT[m_size - 1];
    m_size--;
    return t;
}
template <class T> bool Stack<T>::isEmpty() {
    return m_size == 0;
}

template <class T> template <class T2>  Stack<T>::operator Stack<T2>() {
    Stack<T2> StackT2;
    for (int i = 0; i < m_size; i++) {
        StackT2.push((T2)m_pT[m_size - 1]);
    }
    return StackT2;
}

 

 

 

//main.cpp
#include <stdio.h>
#include "stack.h"
#include "shape.h"
int main() {
    Stack<Circle*> pcircleStack;
    Stack<Shape*> pshapeStack;
    pcircleStack.push(new Circle);
    pshapeStack = pcircleStack;
    return 0;
}

 

这样,Stack<Circle>或者Stack<Circle*>就能够自动转换为Stack<Shape>可能Stack<Shape*>,假诺转换的体系是Stack<int>到Stack<Shape>,编写翻译器会报错。

 
 当大家定义了一个类属性后,这几个性格固然归类全数,但类的享有实例都得以访问到。

其他

3个类没有模板参数,不过成员函数有模板参数,是可行的,代码如下:

class Util {
    public:
        template <class T> bool equal(T t1, T t2) {
            return t1 == t2;
        }
};

int main() {
    Util util;
    int a = 1, b = 2;
    util.equal<int>(1, 2);
    return 0;
}

依然足以把Util的equal注脚为static,代码如下:

 

class Util {
    public:
         template <class T> static bool equal(T t1, T t2) {
            return t1 == t2;
        }
};

int main() {
    int a = 1, b = 2;
    Util::equal<int>(1, 2);
    return 0;
}

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