目录
模板的概念
模板就是我们建立的通用的模具，用来提高代码的复用性。
生活中最经典的就是证件照模板了
上面模板的特点：
模板不可以直接使用，它只是一个框架（不可能拿一个照片模板交给领导或者老师吧，得有你自己的“信息”）
模板的通用并不是万能的
函数模板
- C++的另一种编程思想——泛型编程，利用的主要就是模板。
- C++提供两种模板机制:函数模板和类模板
函数模板的作用：
建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型不具制定，用一个虚拟类型代替。
函数模板的语法：
//template告诉编译器，要开始写模板了
//typename或者class都可以
//T是虚拟类型
template<typename T>
函数声明或定义解释：
template --- 声明创建模板
typename --- 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替
T --- 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母
示例：
//交换整型函数
void swapInt(int &a,int &b){
int temp = 0;
a = b;
b = temp;
}
//交换浮点型函数
void swapDouble(double &a,double &b){
double temp = a;
a = b;
b = temp;
}
//利用函数模板提供通用的交换函数
template<tyoename T>
void mySwap(T &A,T &b)
{
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
void test01()
{
int a = 10;
int b = 20;
//swapInt(a, b);
//利用模板实现交换
//1、自动类型推导
mySwap(a, b);
//2、显示指定类型
mySwap<int>(a, b);
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}总结：
函数模板利用关键字 template
使用函数模板有两种方式：自动类型推导、显示指定类型
模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化
函数模板注意事项
注意事项：
自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用（函数中没有用到T的话，就只能自己写了）
示例：
//利用模板提供通用的交换函数
template<class T> //typename可以替换成class
void mySwap(T& a, T& b)
{
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
// 1、自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
void test01()
{
int a = 10;
int b = 20;
char c = 'c';
mySwap(a, b); // 正确，可以推导出一致的T
//mySwap(a, c); // 错误，推导不出一致的T类型
}
// 2、模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
template<class T>
void func()
{
cout << "func 调用" << endl;
}
void test02()
{
//因为函数体中没有用到T，所以自动类型推导也不知道怎么推导了
//func(); //错误，模板不能独立使用，必须确定出T的类型
func<int>(); //利用显示指定类型的方式，给T一个类型，才可以使用该模板
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}总结：
使用模板时必须确定出通用数据类型T，并且能够推导出一致的类型
函数模板案例
案例描述：
利用函数模板封装一个排序的函数，可以对不同数据类型数组进行排序
排序规则从大到小，排序算法为选择排序
分别利用char数组和int数组进行测试
示例：
//交换函数模板
template<class T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
//排序算法
template<class T>
void mySort(T arr[] , int len) {
for (int i = 0; i < len ; i++) {
int max = i; //先随便找一个设为最大值
for (int j = i + 1; j < len; j++)
{
if (arr[max] < arr[j])
//更新下标
max = j;
}
if (max != i)
{
//交换max和i下标的元素
mySwap(arr[max],arr[i]);
}
}
}
//提供打印数组模板
template<class T>
void printArray(T arr[], int len)
{
for (int i = 0; i < len; i++)
{
cout << arr[i] << " ";
}
cout << endl;
}
void test01()
{
//测试char数组
char charArr[] = "bcfac";
int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);
mySort(charArr, num);
printArray(charArr , num);
}
void test02()
{
//测试int数组
int intArr[] = { 7, 5, 8, 1, 3, 9, 2, 4, 6 };
int num = sizeof(intArr) / sizeof(int);
mySort(intArr, num);
printArray(intArr, num);
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}如果上面这些程序你都实现了，那么你一定会对模板深有体会，模板大大提高了代码复用，需要熟练掌握
普通函数与函数模板的区别
普通函数与函数模板区别：
普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）
函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换
//普通函数
int myAdd01(int a, int b)
{
return a + b;
}
//函数模板
template<class T>
T myAdd02(T a, T b)
{
return a + b;
}
//使用函数模板时，如果用自动类型推导，不会发生自动类型转换,即隐式类型转换
void test01()
{
int a = 10;
int b = 20;
char c = 'c';
cout << myAdd01(a, c) << endl; //正确，将char类型的'c'隐式转换为int类型 'c' 对应 ASCII码 99
//myAdd02(a, c); // 报错，使用自动类型推导时，不会发生隐式类型转换
myAdd02<int>(a, c); //正确，如果用显示指定类型，可以发生隐式类型转换
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}总结：
建议使用显示指定类型的方式，调用函数模板，因为可以自己确定通用类型T
普通函数与函数模板的调用规则
调用规则如下：
如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
函数模板也可以发生重载
如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
简单来说就是，函数模板里面，同名普通函数（只有声明也成立，只是会报错🤣）优先调用，同时函数模板也是可以重载的。
示例：
//普通函数与函数模板调用规则
void myPrint(int a, int b)
{
cout << "调用的普通函数" << endl;
}
template<typename T>
void myPrint(T a, T b)
{
cout << "调用的模板" << endl;
//函数模板重载
template<typename T>
void myPrint(T a, T b, T c)
{
cout << "调用重载的模板" << endl;
}
void test01()
{
//1、如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
// 注意 如果告诉编译器 普通函数是有的，但只是声明没有实现，或者不在当前文件内实现，就会报错找不到
int a = 10;
int b = 20;
myPrint(a, b); //调用普通函数
//2、可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
myPrint<>(a, b); //调用函数模板
//3、函数模板也可以发生重载
int c = 30;
myPrint(a, b, c); //调用重载的函数模板
//4、 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
char c1 = 'a';
char c2 = 'b';
myPrint(c1, c2); //调用函数模板
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}其实我们提供函数模板了，就尽量不要再写普通函数了，不然会出现二义性的。
模板的局限性（函数模板的第二种实现）
函数模板并不是万能的，有些特定数据类型，需要用具体化方式做特殊实现。
只有C++内置的数据类型可以直接使用前面学到的函数模板，自定义数据类型往往不能实现。
#include<iostream>
using namespace std;
#include <string>
class Person
{
public:
Person(string name, int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
string m_Name;
int m_Age;
};
//普通函数模板
template<class T>
bool myCompare(T& a, T& b)
{
if (a == b)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
//具体化，显示具体化的原型和定意思以template<>开头，并通过名称来指出类型
//具体化优先于常规模板
template<> bool myCompare(Person &p1, Person &p2)
{
if ( p1.m_Name == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
void test01()
{
int a = 10;
int b = 20;
//内置数据类型可以直接使用通用的函数模板
bool ret = myCompare(a, b);
if (ret)
{
cout << "a == b " << endl;
}
else
{
cout << "a != b " << endl;
}
}
void test02()
{
Person p1("Tom", 10);
Person p2("Tom", 10);
//自定义数据类型，不会调用普通的函数模板
//可以创建具体化的Person数据类型的模板，用于特殊处理这个类型
bool ret = myCompare(p1, p2);
if (ret)
{
cout << "p1 == p2 " << endl;
}
else
{
cout << "p1 != p2 " << endl;
}
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}如上，利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化。
类模板
类模板和函数模板的区别在于模板声明下面加的是类还是函数。
类模板基础语法
语法：
template<typename T>
类
解释：
template --- 声明创建模板
typename --- 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替
T --- 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母
示例：
//类模板
// 流程：
//class后面紧跟着的就是通用数据类型（如果成员中需要两个，就用逗号分隔写两个）
//然后test01()中，在传入的时候，用模板参数列表给这里的两个..Type传值
//后面的两个数据"猴哥",500；是给有参构造里面的name和age传值
//最后调用showPerson输出
template<class NameType,class AgeType>
class Person
{
public:
//写构造函数赋初值
Person(NameType name, AgeType age)
{
this->m_Age = age;
this->m_Name = name;
}
void showPerson()
{
cout << "name:" << this->m_Name << "age:" << this->m_Age << endl;
}
//两个类型不一样，需要两个模板数据类型
NameType m_Name;
AgeType m_Age;
};
void test01()
{ //将类型参数化
Person<string, int> p("猴哥",500);//后两个数据是实参，传给有参构造
p.showPerson();
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}类模板与函数模板的区别
问题引出（一）
现在我们对上节示例稍微进行一下改动，把我们的显示类型声明给去掉。报错
所以类模板是没有自动类型推导的。
问题引出（二）
看这里，我没有声明传入int型，但是也能实现，你猜是为什么？
原来，我在前面加了点“小料”。
我在声明模板的时候直接把AgeTyoe = int了，后面传进去的时候就不需要说是int型了。
所以这就是类模板在模板参数列表中可以有默认参数。
类模板中成员函数调用时机
//类模板中成员函数创建时机
//类模板中成员函数在调用时才去创建
class Person1 {
public:
void showPerson1() {
cout << "showPerson1函数调用" << endl;
}
};
class Person2 {
public:
void showPerson2() {
cout << "showPerson2函数调用" << endl;
}
};
//类模板
template<class T>
class MyClass
{
public:
T obj;
//类模板中的成员函数
void func1() {
obj.showPerson1();
}
void func2() {
obj.showPerson2();
}
};
int main()
{
system("pause");
return 0;
}
这里没有调用类模板里面的成员函数，运行发现成功了。
这两个成员函数fuc1，func2只要不调用就不会创建，因为编译器不知道类模板里面的obj是什么类型的。
添加测试代码：
void test01() {
MyClass<Person1>m;
m.func1();
m.func2();
}
调用测试运行结果：
我们调用成员函数func1，func2，就可以确定obj就是Person1的数据类型，Person1没有showPerson2成员函数，所以会报错。
总结：
类模板中的成员函数并不是一开始就创建的，在调用时才去创建
类模板对象做函数参数
一共有三种传入方式：
指定传入的类型 --- 直接显示对象的数据类型
参数模板化 --- 将对象中的参数变为模板进行传递
整个类模板化 --- 将这个对象类型 模板化进行传递
#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int>
class Person
{
public:
Person(NameType name, AgeType age)
{
this->mName = name;
this->mAge = age;
}
void showPerson()
{
cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
}
public:
NameType mName;
AgeType mAge;
};
//1、指定传入的类型
void printPerson1(Person<string, int> &p)
{
p.showPerson();
}
void test01()
{
Person <string, int >p("孙悟空", 100);
printPerson1(p);
}//2、参数模板化
template <class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>&p)
{
p.showPerson();
cout << "T1的类型为： " << typeid(T1).name() << endl;
cout << "T2的类型为： " << typeid(T2).name() << endl;
}
void test02()
{
Person <string, int >p("猪八戒", 90);
printPerson2(p);
}//3、整个类模板化
template<class T>
void printPerson3(T & p)
{
cout << "T的类型为： " << typeid(T).name() << endl;
p.showPerson();
}
void test03()
{
Person <string, int >p("唐僧", 30);
printPerson3(p);
}类模板与继承
当类模板碰到继承时，需要注意一下几点：
当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，要指定出父类中T的类型
如果不指定，编译器无法给子类分配内存
如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需变为类模板
示例：
template<class T>
class Base
{
T m;
};
//class Son:public Base //错误，c++编译需要给子类分配内存，必须知道父类中T的类型才可以向下继承
class Son :public Base<int> //必须指定一个类型
{
};
void test01()
{
Son c;
}
//类模板继承类模板 ,可以用T2指定父类中的T类型
template<class T1, class T2>//想要灵活的指定父类中的T类型，子类也需要变成类模板
class Son2 :public Base<T2>
{
public:
Son2()
{
cout << typeid(T1).name() << endl;
cout << typeid(T2).name() << endl;
}
};
void test02()
{
Son2<int, char> child1;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}类模板成员函数类外实现
类模板中成员函数类外实现时，需要加上模板参数列表。
#include <string>
template<class T1, class T2>
class Person {
public:
//成员函数类内声明
Person(T1 name, T2 age);
void showPerson();
public:
T1 m_Name;
T2 m_Age;
};
//构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
//成员函数 类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() {
cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
}
void test01()
{
Person<string, int> p("Tom", 20);
p.showPerson();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}类模板与友元
全局函数类内实现 - 直接在类内声明友元即可
全局函数类外实现 - 需要提前让编译器知道全局函数的存在
#include <string>
//2、全局函数配合友元 类外实现 - 先做函数模板声明，下方在做函数模板定义，在做友元
template<class T1, class T2> class Person;
//如果声明了函数模板，可以将实现写到后面，否则需要将实现体写到类的前面让编译器提前看到
//template<class T1, class T2> void printPerson2(Person<T1, T2> & p);
template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2> & p)
{
cout << "类外实现 ---- 姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
}
template<class T1, class T2>
class Person
{
//1、全局函数配合友元 类内实现
friend void printPerson(Person<T1, T2> & p)
{
cout << "姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
}
//全局函数配合友元 类外实现
friend void printPerson2<>(Person<T1, T2> & p);
public:
Person(T1 name, T2 age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
private:
T1 m_Name;
T2 m_Age;
};
//1、全局函数在类内实现
void test01()
{
Person <string, int >p("Tom", 20);
printPerson(p);
}
//2、全局函数在类外实现
void test02()
{
Person <string, int >p("Jerry", 30);
printPerson2(p);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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