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如果我们现在有一个针对int类型的swap函数:
void swap(int& x, int& y){
int temp = x;
x = y;
y = temp;
}
现在需要实现针对double和char类型的swap函数,通常的做法是复制swap函数的代码,并将swap中的int替换为double或char。
这种方法的缺点却很明显:程序中会存在功能相似的代码,后续如果想修改swap函数,需要同时修改针对 int doube char 类型的3个函数。
针对类型参数化的需求,C++为我们引入了模板的概念,来实现泛类型化编程。
函数模板以template开始,后接模板参数表<>和函数声明。如下:
template <class T, class U, ......> function_declaration;
template <typename T, typename U, ......> function_declaration;
template 是模板关键字,class/typename 是声明类型 T 和 U 的关键字 ,T 和 U 是类型形参且不可为空,最后是函数声明。
针对泛类型swap函数模板的完整示例:
#include <iostream>
using namespace std;
template < typename T >
void swap_usr(T& x, T& y){
T temp = x;
x = y;
y = temp;
}
int main(){
int a = 10;
int b = 100;
double x = 3.14;
double y = 6.66;
char i = '$';
char j = '@';
cout << "a b x y i j before swap" << endl;
cout << "a:"<< a << " b:"<< b << endl;
cout << "x:" << x << " y:" << y <<endl;
cout << "i:" << i << " j:" << j <<endl;
swap_usr(a, b);
swap_usr(x, y);
swap_usr(i, j);
cout << "a b x y after swap" << endl;
cout << "a:"<< a << " b:"<< b << endl;
cout << "x:" << x << " y:" << y <<endl;
cout << "i:" << i << " j:" << j <<endl;
return 0;
}
程序运行结果:
before swap
a:10 b:100
x:3.14 y:6.66
i:$ j:@
after swap
a:100 b:10
x:6.66 y:3.14
i:@ j:$
类型形参还可以用于函数返回值:
template <class T>
T GetMax (T a, T b) {
T result;
result = (a>b)? a : b;
return (result);
}
类模板同样以template开始,后接模板参数表<>和类声明。
template <class T, class U, ......>
class Object { ... };
template 是模板关键字,class/typename 是声明模板形参T和U的关键字,模板形参不能为空。模板形参T和U可以用来声明类中的成员变量和成员函数。比如类模板A和B的声明:
template<class T> class A{...};
template<class T, class U> class B{...};
类模板对象的创建:在<>中写入相应的类型,多个类型用逗号隔开。
A<int> a;
B<int, double> b;
实现一个简单的类模板mylist,用来生成不同类型的列表。
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;
template <class T>
class mylist
{
enum { MAX_SIZE = 10 };
T list[MAX_SIZE];
public:
void setItem(int x, T value);
T getItem(int x);
};
template <class T>
void mylist<T>::setItem(int x, T value)
{
list[x] = value;
}
template <class T>
T mylist<T>::getItem(int x)
{
return list[x];
}
int main()
{
mylist<int> myIntList;
mylist<double> myDoubleList;
myIntList.setItem(6, 7);
myDoubleList.setItem(6, 99.6);
cout << setw(3) << setfill('0') << myIntList.getItem(6) << endl;
cout << myDoubleList.getItem(6) << endl;
return 0;
}
程序输出结果:
007
99.6
模板的参数除了类型形参之外,还有非类型形参。类模板mylist可以通过传入非类型参数max_size来实现列表长度的自定义。
template <class T, int max_size>
class mylist
{
T list[max_size];
public:
void setItem(int x, T value);
T getItem(int x);
};
//声明时需传入非类型参数
mylist<int, 10> myIntList;
mylist<double, 10> myDoubleList;
同时,也可以为非类型形参设定默认值。
template <class T, int max_size = 10>
class mylist{ ... };
对于非类型模板,还有以下几点需要注意:
模板是C++程序设计中的绝佳武器,特别是结合了多重继承与运算符重载之后。另外,C++的标准库中有很多类结合了模板的概念,比如STL中List Vector Map。能够用好模板,可以极大的减少重复代码,提高程序的多态性。
参考视频&文章:
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