函数模板_C/C++/C#

为什么要有函数模板
项目需求: 实现多个函数用来返回两个数的最大值，要求能支持char类型、int类型、double类型变量
// demo 15-2.c
#include 
using namespace std;

int Max(int a, int b)
{
	return a>b ? a:b;
}

char Max(char a, char b)
{
	return a>b ? a:b;
}

float Max(float a, float b)
{
	return a>b ? a:b;
}

void main()
{
	//char a = 'c';
	
	int  x = 1;
	int	 y = 2;
	cout<<"max(1, 2) = "< 
实际上，以上程序，只需要一个“函数”就可以搞定！ 
// demo 15-3.c
#include 
using namespace std;


//template 关键字告诉C++编译器 我要开始泛型编程了,请你不要随意报错
//T - 参数化数据类型
template 
T Max(T a, T b){
	return a>b ? a:b;
}




void main()
{
	//char a = 'c';
	
	int  x = 1;
	int	 y = 2;
	cout<<"max(1, 2) = "< 
函数模板语法 
所谓函数模板，实际上是建立一个通用函数，其函数类型和形参类型不具体指定，用一个虚拟的类型来代表。这个通用函数就称为函数模板。凡是函数体相同的函数都可以用这个模板来代替，不必定义多个函数，只需在模板中定义一次即可。在调用函数时系统会根据实参的类型来取代模板中的虚拟类型，从而实现了不同函数的功能。 
函数模板定义形式 
由以下三部分组成： 模板说明 + 函数定义 + 函数模板调用 
template < 类型形式参数表 >
 类型 函数名 (形式参数表)
 {
 //语句序列
 } 
 模板说明
 template < 类型形式参数表 >
 类型形式参数的形式：
 typename T1 , typename T2 , …… , typename Tn
 或 class T1 , class T2 , …… , class Tn
 (注：typename 和 class 的效果完全等同)
 
 函数定义
 类型 函数名 (形式参数表)
 {
 }
 注意：模板说明的类属参数必须在函数定义中出现一次
 函数参数表中可以使用类属类型参数，也可以使用一般类型参数
 
 函数模板调用
 max(a, b); //显式类型调用
 max(a, b); //自动数据类型推导
  
4.模板函数
  
函数模板和函数重载 
5.函数模板和函数重载
// demo 15-4.c
#include 
using namespace std;

template 
void Swap(T &a, T &b){
	T t;
	t = a;
	a = b;
	b = t;
	cout<<"Swap 模板函数被调用了"<
	char cNum = 'c';
	int iNum = 65;

	//第一种情况，模板函数和普通函数并存,参数类型和普通重载函数更匹配
	//调用普通函数
	//Swap(cNum, iNum);

	//第二种情况  不存在普通函数，函数模板会隐式数据类型转换嘛？
	//结论：不提供隐式的数据类型转换,必须是严格的匹配
	//Swap(cNum, iNum);

	system("pause");
	return ;
}

 
函数模板和普通函数区别结论：
 两者允许并存
 函数模板不允许自动类型转化
 普通函数能够进行自动类型转换 
// demo 15-5.c
#include 

using namespace std;

//第一版
int Max(int a, int b)
{
	cout<<"调用 int Max(int a, int b)"<b ? a:b;
}

template
T Max(T a, T b)
{
	cout<<"调用 T Max(T a, T b)"<b ? a:b;
}

template 
T Max(T a, T b, T c){
	cout<<"调用 T Max(T a, T b, T c)"<
	cout<<"调用 int Max(int a, int b)"<b ? a:b;
}

template
T1 Max1(T1 a, T2 b)
{
	cout<<"调用 T Max1(T1 a, T2 b)"<b ? a:b;
}


void main(void){
	int a = 1;
	int b = 2;

	//当函数模板和普通函数都符合调用时,优先选择普通函数
	//cout<<"Max(a, b)"< 类型列表
	//Max<>(a, b);

	char c = 'a';
	//如果函数模板会产生更好的匹配，使用函数模板
	//Max1(c, a);
	//Max(1.0, 2.0);

	Max(3.0, 4.0, 5.0);

	system("pause");
	return ;
}
 
函数模板和普通函数在一起，调用规则：
 1 函数模板可以像普通函数一样被重载
 2 C++编译器优先考虑普通函数
 3 如果函数模板可以产生一个更好的匹配，那么选择模板
 4 可以通过空模板实参列表的语法限定编译器只通过模板匹配
 5. 编译器并不是把函数模板处理成能够处理任意类型的函数
 6. 编译器从函数模板通过具体类型产生不同的函数 
类模板的使用 
1.为什么需要类模板
 类模板与函数模板的定义和使用类似，有时，有两个或多个类，其功能是相同的，仅仅是数据类型不同，我们可以通过如下面语句声明了一个类模板：
 2.类模板用于实现类所需数据的类型参数化
 3.类模板在表示支持多种数据结构显得特别重要，这些数据结构的表示和算法不受所包含的元素类型的影响 
类模板定义 
类模板由模板说明和类说明构成
 模板说明同函数模板，如下：
 template <类型形式参数表>
 类声明 
例如：
 template 
 class ClassName
 {
 //ClassName 的成员函数
 private ：
 Type DataMember;
 } 
单个类模板使用 
// demo 15-8.c
#include 

using namespace std;

template 
class A
{
public:
	//函数的参数列表使用虚拟类型
	A(T t=0)
	{
		this->t = t;
	}
	//成员函数返回值使用虚拟类型
	T &getT()
	{
		return t;
	}

private:
	//成员变量使用虚拟类型
	T t;
};

void printA(A &a){
	cout<
	//1.模板类定义类对象，必须显示指定类型
	//2.模板种如果使用了构造函数，则遵守以前的类的构造函数的调用规则
	A  a(666);
	cout< 
继承类模板使用 
// demo 15-9.c
#include 

using namespace std;

//继承中父子类和模板类的结合情况
//1.父类一般类，子类是模板类, 和普通继承的玩法类似
//2.子类是一般类，父类是模板类,继承时必须在子类里实例化父类的类型参数
//3.父类和子类都时模板类时，子类的虚拟的类型可以传递到父类中



template 
class A
{
public:
	//函数的参数列表使用虚拟类型
	A(T t)
	{
		this->t = t;
	}
	//成员函数返回值使用虚拟类型
	T &getT()
	{
		return t;
	}

private:
	//成员变量使用虚拟类型
	T t;
};

template 
class B: public A
{
	public:
	B(Tb b):A(b)
	{
		this->b = b;
	}

private:
	Tb b;

};

void printA(A &a){
	cout<
	//1.模板类定义类对象，必须显示指定类型
	//2.模板种如果使用了构造函数，则遵守以前的类的构造函数的调用规则
	A  a(666);
	cout< b(888);
	cout<<"b(888): "< 
结论: 子类从模板类继承的时候,需要让编译器知道 父类的数据类型具体是什么 
1.父类一般类，子类是模板类, 和普通继承的玩法类似
 2.子类是一般类，父类是模板类,继承时必须在子类里实例化父类的类型参数
 3.父类和子类都时模板类时，子类的虚拟的类型可以传递到父类中
 4.所有的类模板函数写在类的外部，在一个cpp中 
// demo 15-9.c
#include 

using namespace std;


template 
class A
{
public:
	A(T t=0);

	T &getT();

	A operator +(const A &other);

	void print();

private:
	T t;
};



template 
A::A(T t)
{
		this->t = t;
}

template 
T &A::getT()
	{
		return t;
	}

template 
A A::operator+(const A &other){
		A tmp; //类的内部类型可以显示声明也可以不显示
		tmp.t =this->t + other.t;
		return tmp;
	}

template 
void A::print(){
	cout<t<
	
	A  a(666), b(888);
	//cout<

	A tmp = a + b;

	tmp.print();

	system("pause");
	return 0;
}
 
总结：
 在同一个cpp 文件中把模板类的成员函数放到类的外部，需要注意以下几点 
1.函数前声明 template <类型形式参数表>
 2.类的成员函数前的类限定域说明必须要带上虚拟参数列表
 3.返回的变量是模板类的对象时必须带上虚拟参数列表
 4.成员函数参数中出现模板类的对象时必须带上虚拟参数列表
 5.成员函数内部没有限定 
// demo.h
#pragma once

template 
class A
{
public:
	A(T t=0);

	T &getT();

	A operator +(const A &other);

	void print();

private:
	T t;
};


// demo 15-10.c
#include "demo.h"
#include 

using namespace std;

template 
A::A(T t)
{
		this->t = t;
}

template 
T &A::getT()
	{
		return t;
	}

template 
A A::operator+(const A &other){
		A tmp; //类的内部类型可以显示声明也可以不显示
		tmp.t =this->t + other.t;
		return tmp;
	}

template 
void A::print(){
	cout<t<
	
	A  a(666), b(888);
	//cout<

	A tmp = a + b;

	tmp.print();

	system("pause");
	return 0;
}

 
注意：当类模板的声明(.h文件)和实现(.cpp 或.hpp文件)完全分离，因为类模板的特殊实现，我们应在使用类模板时使用#include 包含 实现部分的.cpp 或.hpp文件。 
特殊情况 友元函数 
// demo 15-11.c
#include 

using namespace std;

template 
class A
{
public:
	A(T t=0);

	//声明一个友元函数，实现对两个A类对象进行加法操作
	template 
	friend A addA(const A &a, const A &b);

	T &getT();

	A operator +(const A &other);

	void print();

private:
	T t;
};



template 
A::A(T t)
{
		this->t = t;
}

template 
T &A::getT()
	{
		return t;
	}

template 
A A::operator+(const A &other){
		A tmp; //类的内部类型可以显示声明也可以不显示
		tmp.t =this->t + other.t;
		return tmp;
	}

template 
void A::print(){
	cout<t<
A addA(const A &a, const A &b){
	A tmp;
	cout<<"call addA()..."<
	
	A  a(666), b(888);
	//cout<

	A tmp = a + b;
	A tmp1 = addA(a, b);
	
	tmp.print();
	tmp1.print();

	system("pause");
	return 0;
}

 
结论:
 (1)类内部声明友元函数，必须写成一下形式
 template
 friend A addA (A &a, A &b); 
(2)友元函数实现 必须写成
 template
 A add(A &a, A &b)
 {
 //…
 }
 (3)友元函数调用 必须写成
 A c4 = addA(c1, c2); 
模板类和静态成员 
// demo 15-12.c
#include 

using namespace std;

template 
class A
{
public:
	A(T t=0);

	T &getT();

	A operator +(const A &other);

	void print();

public:
	static int count;
private:
	T t;
};

template  int A::count = 666;

template 
A::A(T t)
{
	this->t = t;
}

template 
T &A::getT()
{
	return t;
}

template 
A A::operator+(const A &other){
	A tmp; //类的内部类型可以显示声明也可以不显示
	tmp.t =this->t + other.t;
	return tmp;
}

template 
void A::print(){
	cout<t<

	A  a(666), b(888);
	A tmp = a + b;
	//A  a(666), b(888);
	//A tmp = a + b;

	A c(777), d(999);

	a.count = 888;

	cout<<"b.count:"< 
总结： 
1.从类模板实例化的每个模板类有自己的类模板数据成员，该模板类的所有对象共享一个static数据成员
 2. 和非模板类的static数据成员一样，模板类的static数据成员也应该在文件范围定义和初始化
 3.static 数据成员也可以使用虚拟类型参数T 
类模板使用总结 
归纳以上的介绍，可以这样声明和使用类模板： 
先写出一个实际的类。
将此类中准备改变的类型名(如int要改变为float或char)改用一个自己指定的虚拟类型名(如上例中的T)。
在类声明前面加入一行，格式为：
 template 
 如：
 template 
 class A
 {…}; //类体
用类模板定义对象时用以下形式：
 类模板名<实际类型名> 对象名;
 或 类模板名<实际类型名> 对象名(实参表列);
 如：
 A cmp;
 A cmp(3,7);
如果在类模板外定义成员函数，应写成类模板形式：
 template 
 函数类型 类模板名<虚拟类型参数>::成员函数名(函数形参表列) {…}
 关于类模板的几点补充：
类模板的类型参数可以有一个或多个，每个类型前面都必须加typename 或class，如：
 template 
 class someclass
 {…};
 在定义对象时分别代入实际的类型名，如：
 someclass object;
和使用类一样，使用类模板时要注意其作用域，只有在它的有效作用域内用使用它定义对象。
模板类也可以有支持继承，有层次关系，一个类模板可以作为基类，派生出派生模板类。 
类模板实战 
1）请设计一个数组模板类（ Vector ），完成对int、char、float、double 以及任意的自定义类等类型元素进行管理。
 需求
 a.实现构造函数
 b.实现拷贝构造函数
 c.实现cout << 操作
 d.实现下标访问符[] 的重载操作
 e.实现 = 号操作符重载 
// demo 15-13  Vector.h
#include 

using namespace std;

template 
class Vector
{
	//Vector a(10); cout<
	friend ostream &operator<<  (ostream &out, const Vector &object);
public:
	Vector(int size = 128); //构造函数
	Vector(const Vector &object); //拷贝构造函数
	//Vector a(10); a
	//operator<<()

	int getLength();//获取内部储存的元素个数

	//Vector a1, a2;  a1[0]
	 T& operator[](int index);

	 //实现=操作符重载
	 //a1 = a2 = a3;
	 Vector &operator=(const Vector &object);
	~Vector(); //析构函数

private:
	T *m_base;
	int m_len;
};

 
// demo 15-13  Vector.cpp
#include 
using namespace std;
#include "Vector.h"

//cout<
template
ostream &operator<<(ostream &out, const Vector &object){
	for(int i=0; i
		out << object.m_base[i] << " ";//Student a("18","李小花"); cout<< a<
Vector::Vector(int size){ //构造函数
	if(size > 0){
		m_len = size;
		m_base = new T[m_len];
	}
}
	
template 
Vector::Vector(const Vector &object){ //拷贝构造函数

	//根据传入的对象元素个数分配空间
	m_len = object.m_len;
	m_base = new T[m_len];

	//数据的拷贝
	for(int i=0; i
		m_base[i] = object.m_base[i];
	}
}

template 
int Vector::getLength(){
	return m_len;
}

	//Vector a1, a2;  a1[0]
template 
T& Vector::operator[](int index){
	return m_base[index];// return *(m_base+index);
}

	 //实现=操作符重载
	 //a1 = a2 = a3;
template 
Vector &Vector::operator=(const Vector &object){
	if(m_base != NULL){
		delete[] m_base;
		m_base = NULL;
		m_len = 0;
	}

	//根据传入的对象元素个数分配空间
	m_len = object.m_len;
	m_base = new T[m_len];

	//数据的拷贝
	for(int i=0; i
		m_base[i] = object.m_base[i];
	}

	return *this; // a3 = a2 = a1; 
}

template 
Vector::~Vector(){ //析构函数
	if(m_base != NULL){
		delete[] m_base;
		m_base = NULL;
		m_len = 0;
	}
}
 
// demo 15-13  13_类模板实战.cpp
#include 
using namespace std;

#include "Vector.cpp"

class Student{
	friend ostream &operator<<(ostream &out, const Student &object);
public:
	Student(){
		age = 0;
		name[0] = '';
	}

	Student(int _age, char *_name){
		age = _age;
		strcpy_s(name, 64, _name);
	}

	void print(){
		cout<

	}

private:
	int age;
	char name[64];
};

ostream &operator<<(ostream &out, const Student &object){
	out<<"("<
	Student s1(18, "李小花");
	Student s2(19, "王大炮");

	Vector studentVector(2);

	studentVector[0] = &s1;
	studentVector[1] = &s2;

	

	cout< myVector(10);
	//int a[10]; len: sizeof(a)/sizeof(a[0])
	for(int i=0; i
		myVector[i] = i;
	}

	cout<
		cout< myIntVector1(myVector);
	cout<<"myIntVector1 中的元素如下："<
		cout< myIntVector2(1);
	myIntVector2 = myIntVector1;

	cout<<"myIntVector2 中的元素如下："<
		cout< myVector1(10);
	//int a[10]; len: sizeof(a)/sizeof(a[0])
	for(int i=0; i
		myVector1[i] = i*0.1f;
	}

	for(int i=0; i
		cout<
函数模板

C/C++/C#相关栏目本月热门文章
