前言
C++泛型编程（Generic Programming）是一种通过编写与数据类型无关的代码，以提高代码的重用性和灵活性的编程方式。在C++中，泛型编程主要通过模板（Template）来实现
函数模板
函数模板代表了一个函数家族，该函数模板与类型无关，在使用时被参数化，根据调用时传递的参数类型生成相应的具体函数。
template<typename/class T1, typename/class T2,......,typename/class Tn>
返回值类型 函数名(参数列表){}
下面是一个模板函数示例
示例
template<class T>
void func(T num)
{
std::cout << typeid(num).name()<< std::endl;
}
int main()
{
func(1);
func(1.1);
func('a');
return 0;
}
根据调用时传参生成不同的函数
函数模板的实例化
用不同类型的参数使用函数模板时，称为函数模板的实例化。模板参数实例化分为：隐式实例化和显式实例化
隐式实例化
让编译器根据实参推演模板参数的实际类型
template<class T>
T add(const T& left,const T& right)
{
return left + right;
}
int main()
{
std::cout << add(1,2) << std::endl;
std::cout << add('A','1') << std::endl;
std::cout << add(1.3,2.4) << std::endl;
return 0;
}
显示实例化
在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作, 所以以下代码会报错
template<class T>
T add(const T& left,const T& right)
{
return left + right;
}
int main()
{
std::cout << add(1,2) << std::endl;
std::cout << add(1,1.1) << std::endl;//E0304 没有与参数列表匹配的 函数模板 "add" 实例
std::cout << add('a',1) << std::endl;//E0304 没有与参数列表匹配的 函数模板 "add" 实例
return 0;
}
这时我们就需要显示实例化, 指定类型
template<class T>
T add(const T& left,const T& right)
{
return left + right;
}
int main()
{
std::cout << add(1,2) << std::endl;
std::cout << add<int>(1,1.1) << std::endl;//指定int
std::cout << add<int>('a',1) << std::endl;//指定int
return 0;
}
如果类型不匹配，编译器会尝试进行隐式类型转换，如果无法转换成功编译器将会报错
template<class T>
T add(const T& left,const T& right)
{
return left + right;
}
int main()
{
std::string str;
std::cout << add<int>(str, 1) << std::endl;//C2664 “T add<int>(const T &,const T &)”: 无法将参数 1 从“std::string”转换为“const T &”
return 0;
}
类模板
除了函数模板, 还有类模板
template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};
下面是一个简单实现vector的框架
示例
template<class T>
class Vector
{
public :
Vector(size_t capacity = 10)
: _pData(new T[capacity])
, _size(0)
, _capacity(capacity)
{}
~Vector();
void PushBack(const T& data)；
void PopBack()；
size_t Size() {return _size;}
T& operator[](size_t pos)
{}
private:
T _data;//使用模板参数
size_t _size;
size_t _capacity;
};
实例化
与函数模板不同, 类模板如果没有设定缺省值, 就要显示实例化, 在C++17以后, 引入类模板参数推导, 使用列表初始化时可以自动推导模板参数
int main()
{
vector<int> v;
vector<double> v;
vector v = { 1,2,3,4,5 };//C++17的类模板参数推导
return 0;
}
非类型模板参数
模板参数分类类型形参与非类型形参
类型形参：出现在模板参数列表中，跟在class或者typename之类的参数类型名称, 上文提到的都是类型形参
非类型形参: 就是用一个常量作为类(函数)模板的一个参数，在类(函数)模板中可将该参数当成常量来使用
示例
template<class T,size_t N>
class A
{
private:
T arr[N];
};
注意
- 浮点数、类对象以及字符串是不允许作为非类型模板参数的。
- 非类型的模板参数必须在编译期就能确认结果。
模板特化
通常情况下，使用模板可以实现一些与类型无关的代码，但对于一些特殊类型的可能会得到一些错误的结果，需要特殊处理
比如下面是一个比较函数
template<class T>
bool Comp(T left, T right)
{
return left < right;
}
int main()
{
cout << Comp(1, 2) << endl; // 可以比较，结果正确
int *p1=new int(4);
int *p2=new int(1);
cout << Comp(p1, p2) << endl;// 比较的是指针本身的值, 有时候不符合预期
return 0;
}
函数模板特化
承接上文, 我们想对指针之间进行比较的时候, 应该比较指针所指向的内容, 而不是指针本身, 这时使用模板特化
bool Comp(T left, T right)
{
cout << "比较" << endl;
return left < right;
}
template<class T>
bool Comp(T* left, T* right)
{
cout << "特化指针比较" << endl;
return *left < *right;
}
int main()
{
cout << Comp(1, 2) << endl; // 可以比较，结果正确
int* p1 = new int(4);
int* p2 = new int(1);
cout << Comp(p1, p2) << endl;// 比较的是指针本身的值, 不符合预期
return 0;
}
类模板特化
全特化
全特化即是将模板参数列表中所有的参数都确定化
template<class K,class V>
class A
{
K _n1;
V _n2;
};
template<int ,char>
class A
{
int _n1;
char _n2;
};
偏特化
只对部分参数确定
template<class K,class V>
class A
{
K _n1;
V _n2;
};
template<int ,class V>
class A
{
int _n1;
V _n2;
};