C++提高编程#

本阶段主要针对C++ 泛型编程 和 STL 技术做详细讲解，探讨C++更深层的使用

1 模板#

1.1 模板的概念#

模板就是建立通用的模具，大大提高复用性

例如生活中的模板

一寸照片模板：

1547105026929

PPT模板：

1547103297864

1547103359158

模板的特点：

模板不可以直接使用，它只是一个框架
模板的通用并不是万能的

1.2 函数模板#

C++另一种编程思想称为 泛型编程 ，主要利用的技术就是模板
C++提供两种模板机制:函数模板和类模板

1.2.1 函数模板语法#

函数模板作用：

建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。

语法：

1
template<typename T>
2
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：

1
#include<iostream>
2

3
//交换整型函数
4
void swapInt(int& a, int& b) {
5
  int temp = a;
6
  a = b;
7
  b = temp;
8
}
9

10
//交换浮点型函数
11
void swapDouble(double& a, double& b) {
12
  double temp = a;
13
  a = b;
14
  b = temp;
15
}
16

17
//利用模板提供通用的交换函数
18
template<typename T>
19
void mySwap(T& a, T& b)
20
{
21
  T temp = a;
22
  a = b;
23
  b = temp;
24
}
25

26
void test1()
27
{
28
  int a = 10;
29
  int b = 20;
30

31
  //swapInt(a, b);
32

33
  //利用模板实现交换
34
  //1、自动类型推导
35
  mySwap(a, b);
36

37
  //2、显示指定类型
38
  mySwap<int>(a, b);
39

40
  std::cout << "a = " << a << std::endl;
41
  std::cout << "b = " << b << std::endl;
42
}
43

44
int main() {
45

46
  test1();
47

48
  return 0;
49
}

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

1.2.2 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

示例：

1
#include <iostream>
2

3
//利用模板提供通用的交换函数
4
template<typename T>
5
void mySwap(T& a, T& b)
6
{
7
  T temp = a;
8
  a = b;
9
  b = temp;
10
}
11

12
// 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
13
void test21()
14
{
15
  int a = 10;
16
  int b = 20;
17
  char c = 'c';
18

19
  mySwap(a, b); // 正确，可以推导出一致的T
20
  //mySwap(a, c); // 错误，推导不出一致的T类型
21
}
22

23
// 2、模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
24
template<class T>
25
void func2()
26
{
27
  std::cout << "func 调用" << std::endl;
28
}
29

30
void test22()
31
{
32
  //func2(); //错误，模板不能独立使用，必须确定出T的类型
33
  func2<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
34
}
35

36
int main() {
37

38
  test21();
39
  test22();
40

41
  return 0;
42
}

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

1.2.3 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：

1
#include <iostream>
2

3
//交换的函数模板
4
template<typename T>
5
void mySwap(T& a, T& b)
6
{
7
  T temp = a;
8
  a = b;
9
  b = temp;
10
}
11

12
template<typename T> // 也可以替换成typename
13
//利用选择排序，进行对数组从大到小的排序
14
void mySort(T arr[], int len)
15
{
16
  for (int i = 0; i < len; i++)
17
  {
18
    int max = i; //最大数的下标
19
    for (int j = i + 1; j < len; j++)
20
    {
21
      if (arr[max] < arr[j])
22
      {
23
        max = j;
24
      }
25
    }
26
    if (max != i) //如果最大数的下标不是i，交换两者
27
    {
28
      mySwap(arr[max], arr[i]);
29
    }
30
  }
31
}
32
template<typename T>
33
void printArray(T arr[], int len) {
34

35
  for (int i = 0; i < len; i++) {
36
    std::cout << arr[i] << " ";
37
  }
38
  std::cout << std::endl;
39
}
40
void test31()
41
{
42
  //测试char数组
43
  char charArr[] = "bdcfeagh";
44
  int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);
45
  mySort(charArr, num);
46
  printArray(charArr, num);
47
}
48

49
void test32()
50
{
51
  //测试int数组
52
  int intArr[] = { 7, 5, 8, 1, 3, 9, 2, 4, 6 };
53
  int num = sizeof(intArr) / sizeof(int);
54
  mySort(intArr, num);
55
  printArray(intArr, num);
56
}
57

58
int main() {
59

60
  test31();
61
  test32();
62

63
  return 0;
64
}

总结：模板可以提高代码复用，需要熟练掌握

1.2.4 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

示例：

1
#include<iostream>
2

3
//普通函数
4
int myAdd41(int a, int b)
5
{
6
  return a + b;
7
}
8

9
//函数模板
10
template<class T>
11
T myAdd42(T a, T b)
12
{
13
  return a + b;
14
}
15

16
//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
17
void test41()
18
{
19
  int a = 10;
20
  int b = 20;
21
  char c = 'c';
22

23
  std::cout << myAdd41(a, c) << std::endl; //正确，将char类型的'c'隐式转换为int类型  'c' 对应 ASCII码 99
24

25
  //myAdd42(a, c); // 报错，使用自动类型推导时，不会发生隐式类型转换
26

27
  myAdd42<int>(a, c); //正确，如果用显示指定类型，可以发生隐式类型转换
28
}
29

30
int main() {
31

32
  test41();
33

34
  return 0;
35
}

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

1.2.5 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

示例：

1
#include <iostream>
2

3
//普通函数与函数模板调用规则
4
void myPrint5(int a, int b)
5
{
6
  std::cout << "调用的普通函数" << std::endl;
7
}
8

9
template<typename T>
10
void myPrint5(T a, T b)
11
{
12
  std::cout << "调用的模板" << std::endl;
13
}
14

15
template<typename T>
16
void myPrint5(T a, T b, T c)
17
{
18
  std::cout << "调用重载的模板" << std::endl;
19
}
20

21
void test51()
22
{
23
  //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
24
  // 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
25
  int a = 10;
26
  int b = 20;
27
  myPrint5(a, b); //调用普通函数
28

29
  //2、可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
30
  myPrint5<>(a, b); //调用函数模板
31

32
  //3、函数模板也可以发生重载
33
  int c = 30;
34
  myPrint5(a, b, c); //调用重载的函数模板
35

36
  //4、 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
37
  char c1 = 'a';
38
  char c2 = 'b';
39
  myPrint5(c1, c2); //调用函数模板
40
}
41

42
int main() {
43

44
  test51();
45

46
  return 0;
47
}

总结：既然提供了函数模板，最好就不要提供普通函数，否则容易出现二义性

1.2.6 模板的局限性#

局限性：

模板的通用性并不是万能的

例如：

1
  template<class T>
2
  void f(T a, T b)
3
  {
4
      a = b;
5
    }

在上述代码中提供的赋值操作，如果传入的a和b是一个数组，就无法实现了

再例如：

1
  template<class T>
2
  void f(T a, T b)
3
  {
4
      if(a > b) { ... }
5
    }

在上述代码中，如果T的数据类型传入的是像Person这样的自定义数据类型，也无法正常运行

因此C++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板

示例：

1
#include<iostream>
2
#include <string>
3

4
class Person6
5
{
6
public:
7
  Person6(std::string name, int age)
8
  {
9
    this->m_Name = name;
10
    this->m_Age = age;
11
  }
12
  std::string m_Name;
13
  int m_Age;
14
};
15

16
//普通函数模板
17
template<class T>
18
bool myCompare6(T& a, T& b)
19
{
20
  if (a == b)
21
  {
22
    return true;
23
  }
24
  else
25
  {
26
    return false;
27
  }
28
}
29

30
//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
31
//具体化优先于常规模板
32
template<> bool myCompare6(Person6& p1, Person6& p2)
33
{
34
  if (p1.m_Name == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age)
35
  {
36
    return true;
37
  }
38
  else
39
  {
40
    return false;
41
  }
42
}
43

44
void test61()
45
{
46
  int a = 10;
47
  int b = 20;
48
  //内置数据类型可以直接使用通用的函数模板
49
  bool ret = myCompare6(a, b);
50
  if (ret)
51
  {
52
    std::cout << "a == b " << std::endl;
53
  }
54
  else
55
  {
56
    std::cout << "a != b " << std::endl;
57
  }
58
}
59

60
void test62()
61
{
62
  Person6 p1("Tom", 10);
63
  Person6 p2("Tom", 10);
64
  //自定义数据类型，不会调用普通的函数模板
65
  //可以创建具体化的Person6数据类型的模板，用于特殊处理这个类型
66
  bool ret = myCompare6(p1, p2);
67
  if (ret)
68
  {
69
    std::cout << "p1 == p2 " << std::endl;
70
  }
71
  else
72
  {
73
    std::cout << "p1 != p2 " << std::endl;
74
  }
75
}
76

77
int main() {
78

79
  test61();
80

81
  test62();
82

83
  return 0;
84
}

总结：

利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化
学习模板并不是为了写模板，而是在STL能够运用系统提供的模板

C++提高编程#

1 模板#

1.1 模板的概念#

1.2 函数模板#

1.2.1 函数模板语法#

1.2.2 函数模板注意事项#

1.2.3 函数模板案例#

1.2.4 普通函数与函数模板的区别#

1.2.5 普通函数与函数模板的调用规则#

1.2.6 模板的局限性#

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