C 模板簡介

2021-07-10 02:39:31 字數 4158 閱讀 1848

標籤： c++ template

對於c++模板，之前很少使用，這裡整理下，以備後忘。

先來看下面2個加法函式： 

int


sum(int a, int b)


double


sum(double a, double b)
上面的2個函式，雖然它們的返回值和引數型別不一致，但函式名和函式體完全一致。如果能提煉出乙個通用函式，並適用不同的資料型別，則會大大提高**的可重用性。c++的模板就可以解決這種問題。

模板是c++支援引數化多型的工具，它可以實現型別引數化，即使類中的資料成員或成員函式的引數、返回值取得任意型別。模板是一種對型別進行引數化的工具，能減少程式設計師編寫型別無關的**。

c++的模板可分為函式模板和類模板，通過函式模板具體化的函式稱為模板函式，通過類模板具體化的類稱為模板類。

所謂函式模板實際上是建立乙個通用函式，其涵涵素型別額形參型別不具體指定，用乙個虛擬的型別來代表，這個通用函式就稱為函式模板

定義乙個函式模板的格式並不複雜，形式如下: 

template ...>


返回值 函式名(函式引數列表)
其中，template是宣告模板的關鍵字；typename用來標識的形參名用來表示乙個虛擬型別，當使用函式模板時，會將其具體化為具體的型別，typename關鍵字也可以用class替換。

下面，對剛開始的2個函式，使用函式模板定義並呼叫

#include 


template


t sum(t a, t b)


int main()
它是如何兼用int和double型別的呢:

上面編寫的t sum(t a, t b),只是乙個「函式模板」，使用它是需要先例項化為乙個「模板函式」(如int sum（int,int))。編譯器在編譯階段，為每個呼叫次模板的**生成了乙個函式。

模板的形參有型別形參和非型別形參：

- 型別形參：由關鍵字typename加說明符構成，表示一種未知的型別，上面例子中的形參都是型別形參。

- 非型別形參：非型別形參是內建型別形參，如template,其中int m是模板非型別形參。

a)非型別形參只可以是整型、指標或引用；

b)繫結到整形（非型別引數）的實參必須是乙個常量表示式，繫結到指標或引用（非型別引數）的實參必須具有靜態的生存期（比如全域性變數）,即在編譯階段就能確定其值。

函式模板的過載也稱之為函式的特例化。

看下面乙個例子：

template


void fun(t a)
輸出結果是：

template fun: a

int fun: 2

相應的，類模板是用來生成類的通用模板。

定義乙個類模板的格式如下：

template ...


};
編譯器不能為類模板推斷模板引數型別，使用時必須顯式的提供模板實參。同樣的，其形參可以時型別形參，也可以是非型別形參。

下面是乙個類模板定義的例子

templatet>


class compare


t max()


t min()


private:


t m_data1;


t m_data2;


};
上面的例子中，類模板的成員函式是定義在內部的，也可以定義在外部。定義在類模板之外的成員函式必須以關鍵字template開始，後接類模板引數列表。

如上面的max在外部定義時：

template t>


t compare::max()
與函式模板類似，它僅在編譯時根據例項化本模板時傳遞的實參來生成具體的類**！若類模板沒有被例項化也沒有被呼叫，那編譯器不會為本模板生成任何**也不對模板**作任何語法檢查。

對類模板的靜態資料成員，有如下：

可通過下面例子進行驗證

template


class a 


void disp()
在此前的例子中都是類模板中有成員函式，而對於普通類來說，也可以有成員函式模板，如以下**所示：

struct normal_class  


template


t get(); 


}; 


template


t normal_class::get()
普通類中的成員函式模板可以在類中當場實現，也可以在類外單獨實現。在類外實現時，由於類不是模板，無需在類名後增加模板實參列表。

類模板的成員函式還可以有額外的模板引數，如：

template


struct a_class_template 


template


t1 get(); 


}; 


// 類模板的成員函式模板在類模板外的實現方法


template


template


t1 a_class_template::get()
1.在類模板中允許再嵌入模板，因此類模板的巢狀類也是乙個模板，它可以使用外圍類模板的模板引數;

2.當外圍類模板被例項化時，內部巢狀類模板不會被例項化，只有確實需要它的完整類型別時，它才會被例項化;

3.巢狀在類模板內部的類隱含地成為類模板。

如下示例：

template


class classa


void dispa()


void dispc()


;class classb //巢狀在類模板的類隱含的成為模板


void dispb()


;private:


t0 m_data;


};int main()
簡單總結，有以下幾條：

1.如果乙個非模板類包含乙個模板友元，則所有友元例項被授權可以訪問該類

如下:

class normalclass 


;template t>


class a
2.如果乙個類模板包含乙個非模板友元，則友元被授權可以訪問所有類模板例項。

如下：

template


class a


;
* 3.如果乙個類模板與友元模板擁有相同的型別引數，則類與友元為一對一的友好關係*

如下：

//前置宣告


template


class classa;


template


class classb;


template


class classb


;//如下


classb ca; //classa是本物件的友元


classb ia; //classa是本物件的友元
4.如果乙個類模板與友元模板擁有不同的型別引數，則類的每乙個例項授權給所有模板例項。

如下：

template


class classa ;
通函式模板特化一樣，當對於某種型別的引數，模板無法寫成通用或右更好的實現時，就要對該種型別進行特化。

類模板的特化分為全特化與偏特化：全特化就是全部限定實現的具體型別，偏特化就是如果這個模板有多個型別，那麼只限定其中的一部分

如下：

templateclass classa  


; template<> 


class classa 


; template class classa 


; //下面3句分別呼叫類模板、全特化和偏特化


classa t1(2.0f, 3.0f);


classa t2(1,'a');


classa t3('a',2);

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