C++ 12：函数模板，模板函数，类模板

文章目录

• 1. 函数模板
• • 1.1 函数模板特点
  • 1.2 代码示例
  • • 1.2.1 例1：类型推演
    • 1.2.2 例2：类型推演失败
    • 1.2.3 例3：类型推演
• 2. 模板函数
• • 2.1 定义
  • 2.2 泛化
  • 2.3 模板类型推演示例
  • • 2.3.1 类型推演示例
    • 2.3.2 推演失败案例，类型不匹配
    • 2.3.3 无类型指针示例
  • 2.4.模板函数的引用
  • 2.5 引用与指针结合
  • 2.6 引用与二级指针结合
  • 2.7 模板函数类型推演示例
  • 2.8 模板函数的重载
• 3. 类模板
• • 3.1 概念
  • 3.2 代码示例
  • 3.3 模板函数类型
  • 3.4 模板函数中的new
  • 3.5 模板类型识别
  • 3.6 综合代码示例

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1. 函数模板 1.1 函数模板特点

（1）函数模板可以用来创建一个通用功能的函数，以支持多种不同形参，简化重载函数的设计。函数模板定义如下:template<模板参数表>返回类型函数名(形式参数表) {.....; }//函数体

（2）<模板参数表>(template parameter list）尖括号中不能为空，参数可以有多个，用逗号分开。
模板参数主要是模板类型参数。

（3）模板类型参数（template type parameter）代表一种类型，由关键字class或typename（建议用typename ）后加一个标识符构成，在这里两个关键字的意义相同，它们表示后面的参数名代表一个潜在的内置或用户定义的类型。

（4）函数模板根据一组实际类型或(和)值构造出独立的函数的过程通常是隐式发生的，称为模板实参推演(templateargument deduction)。

（5）为了判断用作模板实参的实际类型，编译器需检查函数调用中提供的函数实参的类型。ia 的类型为int数组，dx的类型为double 数组。都被用来决定每个实例的模板参数。该过程称为模板实参推演。

1.2 代码示例 1.2.1 例1：类型推演

代码示例

#include
using namespace std;
template
void fun(T a)
{
    T x, y;
    cout << "T type:" << typeid(T).name() << endl;
    cout << "a type:" << typeid(a).name() << endl;
}
int main()
{
    //int x = 10;//int     int*
    //const int x=10;//int     const int*
    
    
}

运行结果

1.2.2 例2：类型推演失败

因为明确给出需要指针类型，给出的是整型，类型不匹配，推演失败，函数都可以重载

using namespace std;
template
void fun(T* a)//必须是指针所有推演失败 部分泛化
{
    T x, y;
    cout << "T type: " << typeid(T).name() << endl;
    cout << "a type: " << typeid(a).name() << endl;
}
int main()
{
    int x = 10;
    const int y = 10;
    fun(x);
    fun(y);
    //推演失败解决办法：加引用
    fun(&x);//int   int*
    fun(&y);//int   const int*
    return 0;
}

1.2.3 例3：类型推演

template
void fun(T& a)
{
    T x, y;
    cout << "T type: " << typeid(T).name() << endl;
    cout << "a type: " << typeid(a).name() << endl;
}
int main()
{
    int x = 10;
    const int y = 10;
    int* xp = &x;
    const int* yp = &y;
    fun(x);
    fun(y);
    fun(&x);
    fun(&y);
    fun(xp);
    fun(yp);

    return 0;
}

2. 模板函数 2.1 定义

在编译main()函数中，由编译函数模板(functron template)而生成的函数，称为模板函数(template function).这两个概念须分清楚。

2.2 泛化

void fun(T a)//完全泛型
void fun(T *a);//部分泛型
void fun(const char* a)//完全特化

2.3 模板类型推演示例 2.3.1 类型推演示例

template
void fun(T a)
{
    T x, y;
    cout << "T type: " << typeid(T).name() << endl;
    cout << "a type: " << typeid(a).name() << endl;
}
int main()
{
    int x = 10;
    const int y = 20;
    int* xp = &x;
    const int* yp = &y;
    fun(x);//int           int
    fun(y);//int           int
    fun(&x);//int*         int*
    fun(&y);//const int*   const int*
    fun(xp);//int*         int*
    fun(yp);//const int*   const int*
    fun(&xp);//int**       int**
    fun(&yp);//const int** const int**
}

2.3.2 推演失败案例，类型不匹配

template
void fun(T* a)
{
    T x, y;
    cout << typeid(T).name() << endl;
    cout << typeid(a).name() << endl;
}
int main()
{
    int x = 10;
    const int y = 20;
    fun(x);//推演失败（类型不匹配）
    fun(y);//推演失败
    return 0;
}

2.3.3 无类型指针示例

代码示例

template
void fun(T* a)
{
    T x, y;
    cout << typeid(T).name() << endl;
    cout << typeid(a).name() << endl;
}
int main()
{
    int x = 10;
    const int y = 20;
    int* xp = &x;
    const int* yp = &y;
    void* p = &x;//无类型指针
    //带有类型萃取能力
    fun(&x);//int          int*
    fun(&y);//const int    const int*
    fun(p);//void          void*    
    return 0;
}

无类型无法定义变量

2.4.模板函数的引用

代码示例

template
void fun(T& a)//引用是和变量名结合，不是和类型名结合
{
    T x = 0, y = 0;//进行初始化才能编译通过
    cout << typeid(T).name() << endl;
    cout << typeid(a).name() << endl;
}
int main()
{
    int x = 10;
    const int y = 20;
    fun(x);//int         int&
    fun(y);//const int   const int&
    return 0;
}

运行结果

2.5 引用与指针结合

代码示例

template
void fun(T& a)//引用是和变量名结合，不是和类型名结合
{
    T x = 0, y = 0;//进行初始化才能编译通过
    cout << typeid(T).name() << endl;
    cout << typeid(a).name() << endl;
}
int main()
{
    int x = 10;
    const int y = 20;
    int* xp = &x;
    const int* yp = &y;
    fun(xp);//int*          int*&
    fun(yp);//const int*    const int*&

    return 0;
}

运行结果

2.6 引用与二级指针结合

template
void fun(T const& a)//引用是和变量名结合，不是和类型名结合
{
    T x = 0, y = 0;//进行初始化才能编译通过
    cout << typeid(T).name() << endl;
    cout << typeid(a).name() << endl;
}
int main()
{
    int x = 10;
    const int y = 20;
    fun(&x);//int* int const*
    fun(&y);//int* int const*

    return 0;
}

2.7 模板函数类型推演示例

代码示例

template
void fun(T a)
{
    cout << "T a" << endl;
}

template
void fun(T* a)
{
    cout << "T *a" << endl;
}

template
void fun(const T* a)
{
    cout << "const T*" << endl;
}
int main()
{
    int x = 10;
    const int y = 20;
    fun(x);//T
    fun(&x);//T*
    fun(&y);//const T*
}

运行结果

2.8 模板函数的重载

template
void fun(T a, int)
{

}
template
void fun(T a, char)
{

}
int main()
{
    fun(12, 23);
    fun(12, 'a');
    return 0;
}

3. 类模板 3.1 概念

（1）类模板不存在推演过程
（2）类模板中的函数都是模板函数

代码示例

void push(const T& x)
{
	cout< 
3.2 代码示例 
//类模板
template
class stack
{
    T* data;
    size_t count;
public:
    void Push(const T& x);
};
 
3.3 模板函数类型 
template
class Stack
{
    T data[N];
public:
    void push(const T& x);
};
int main()
{
    //is和ist类型不相同
    Stack is;
    Stack ist;

    return 0;
}
 
3.4 模板函数中的new 
template
class Array
{
    enum { INIT = 10 };
    T* data;//.heap 10
    size_t capacity;//10
    size_t count;//5
public:
    Array()
    {
        count = 0;
        data = new T[capacity = INIT];//连续开辟数组，调动构造函数，对每个空间构造函数
    }
    ~Array() { delete[]data; }
};
int main()
{
    Array ar;
    Array dr;
}
 
3.5 模板类型识别 
int main()
{
    Array a;//不是模板类型，已经被实例化
    Array b;
}

 
3.6 综合代码示例 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"stdio.h"
#include
#include
#include
#include
#include
#include