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    模板

      

    模板的概念

      模板就是实现代码重用机制的一种工具,它可以实现类型参数化,即把类型定义为参数, 从而实现了真正的代码可重用性。模版可以分为两类,一个是函数模版,另外一个是类模版。

      为求两个数的最大值,定义MAX()函数,需要对不同的数据类型分别定义不同重载(Overload)版本。

    //函数1.
    int max(int x,int y);
    {return(x>y)?x:y ;}
    
    //函数2.
    float max( float x,float y){
    return (x>y)? x:y ;}
    
    //函数3.
    double max(double x,double y)
    {return (c>y)? x:y ;}

    能否只写一套代码解决这个问题呢?

    函数模板的写法

    函数模板的一般形式如下:

    Template <class或者typename T>   //template是一个声明模板的关键字
    返回类型 函数名(形参表)
    {
      //函数定义体 
    }

    示例

    //Test.cpp
    #include <iostream>
    using std::cout;
    using std::endl;
    
    //声明一个函数模版

    //用来比较输入的两个相同数据类型的参数的大小,class也可以被typename代替,
    T可以被任何字母或者数字代替。 template <class T> T min(T x,T y) {
      return(x<y)?x:y;
    }
    int main() { int n1=2, n2=10; double d1=1.5, d2=5.6; cout<< "较小整数:"<<min(n1,n2)<<endl; // 2 cout<< "较小实数:"<<min(d1,d2)<<endl; // 1.5 system("PAUSE"); }

    如果调用min(n1, d2),会出错,参数必须类型一致。这种情况可以如下修改:

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    //声明一个函数模板,引入两个参数
    template <typename T1 , typename T2>
    T2 fun(T1 x,T2 y)
    {
        T2 tmp = x *x + y * y + x * y;
        return tmp;
    }
    int main() { int x1 = 1,y1 = 4; float x2 = 1.1 , y2 = 2.2; double x3 = 2.0 , y3 = 3.1; cout<<fun(x1,y2)<<endl; // 8.04 return 0; }

    函数重载

      -->模板函数间支持重载

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    template <typename T1 , typename T2>
    T2 fun(T1 x,T2 y)
    {
        cout<<"调用了两个个参数的 fun 函数  "<<endl;
        T2 tmp = x *x + y * y + x * y;
        return tmp;
    }
    template
    <typename T> T fun(T x , T y , T z) { cout<<"调用了三个参数的 fun 函数 "<<endl; T tmp = x * x + y * y + z * z + x * y * z; return tmp; }
    int main() { int x1 = 1 , y1 = 4 , z1 = 5; float x2 = 1.1 , y2 = 2.2; double x3 = 2.0 , y3 = 3.1; cout<<fun(x1,y1)<<endl; cout<<fun(x2,y2)<<endl; cout<<fun(x3,y3)<<endl; cout<<fun(x1,y2)<<endl; cout<<fun(x1,y1,z1)<<endl; return 0; }

    运行结果:

    调用了两个参数的 fun 函数 
    21
    调用了两个参数的 fun 函数 
    8.47
    调用了两个参数的 fun 函数 
    19.81
    调用了两个参数的 fun 函数 
    8.04
    调用了三个参数的 fun 函数 
    62

    从结果已经能看出来模版函数的重载是没有任何问题的了。

      -->模板函数和非模板函数之间也支持重载

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    template <typename T>
    T fun(T x,T y)
    {
        cout<<"调用了模板函数 "<<endl;
        T tmp = x * x + y * y + x * y;
        return tmp;
    }
    int fun(int x,int y) { cout<<"调用了非模板函数 "<<endl; int tmp = x * x + y * y + x * y; return tmp; } int main() { int x1 = 1 , y1 = 4; float x2 = 1.1 , y2 = 2.2; cout<<fun(x1,y1)<<endl; cout<<fun(x2,y2)<<endl; return 0; }

    运行结果:

    调用了非模板函数
    21
    调用了模板函数
    8.47

    看以看出模版函数和非模板函数也是可重载的,那么重载函数的调用顺序是怎么样的呢?实际上是先查找非模板函数,要有严格匹配的非模板函数,就调用非模板函数,找不到适合的非模板函数在和模板函数进行匹配。

    类模板的写法

    定义一个类模板:

    Template < class或者也可以用typename T >   // template是声明各模板的关键字8.04
    class类名{
      //类定义......
    };

    示例

    // ClassTemplate.h
    #ifndef ClassTemplate_HH
    #define ClassTemplate_HH template<typename T1,typename T2> class myClass{ private: T1 I; T2 J; public: myClass(T1 a, T2 b);//Constructor void show(); }; //这是构造函数,注意这些格式 template <typename T1,typename T2> myClass<T1,T2>::myClass(T1 a,T2 b):I(a),J(b){} //这是void show(); template <typename T1,typename T2> void myClass<T1,T2>::show() { cout<<"I="<<I<<", J="<<J<<endl; } #endif
    // Test.cpp
    #include <iostream>
    #include "ClassTemplate.h"
    using std::cout;
    using std::endl;
    
    int main()
    {
         myClass<int,int> class1(3,5);
         class1.show();
    
         myClass<int,char> class2(3,'a');
         class2.show();
    
         myClass<double,int> class3(2.9,10);
         class3.show();
    
         system("PAUSE");
    }

    程序运行结果:

    I=3, J=5
    I=3, J=a
    I=2.9, J=10

    非类型模版参数

    一般来说,非类型模板参数可以是常整数(包括枚举)或者指向外部链接对象的指针。

    那么就是说,浮点数是不行的,指向内部链接对象的指针是不行的。

    template<typename T, int MAXSIZE>
    class Stack{
    Private:
           T elems[MAXSIZE];
    ... }; int main() { Stack
    <int, 20> int20Stack; Stack<int, 40> int40Stack; … };

    使用模板类型

    有时模板类型是一个容器或类,要使用该类型下的类型可以直接调用,以下是一个可打印STL中顺序和链的容器的模板函数

    template <typename T>
    void print(T v)
    {
       T::iterator itor;
       for (itor = v.begin(); itor != v.end(); ++itor)
       {
        cout << *itor << " ";
       }
       cout << endl;
    }
    
    int main(int argc, char **argv)
    { list
    <int> l; l.push_back(1); l.push_front(2); if(!l.empty())   print(l);
    vector
    <int> vec; vec.push_back(1); vec.push_back(6); if(!vec.empty())   print(vec); }

    结果:

    2 1
    1 6

     模板的特化

    如果我们打算给模板函数(类)的某个特定类型写一个函数,就需要用到模板的特化,比如我们打算用 long 类型调用 max 的时候,返回小的值(原谅我举了不恰当的例子):

    template<> // 这代表了下面是一个模板函数
    long max<long>( long a, long b ) // 对于 vc 来说,这里的 <long> 是可以省略的
    {
      return a > b ? b : a;
    }

    实际上,所谓特化,就是代替编译器完成了对指定类型的特化工作,现代的模板库中,大量的使用了这个技巧。
    对于偏特化,则只针对模板类型中部分类型进行特化,如

    template<T1, T2>
    class MyClass;
    template
    <T1, T2> class MyCalss<int, T2>//偏特化

    仿函数

    仿函数就是能像函数一样工作的东西:
      void dosome(int  i)
    这个 dosome 是一个函数,我们可以这样来使用它: dosome(5);

    那么,有什么东西可以像这样工作么?
    答案1:重载了 () 操作符的对象,因此,这里需要明确两点:
      1 仿函数不是函数,它是个类;
      2 仿函数重载了()运算符,使得它的对你可以像函数那样子调用(代码的形式好像是在调用比如:

      struct DoSome
      {
        void operator()( int i );
      }
      DoSome dosome;

    这里类(对 C++ 来说,struct 和类是相同的) 重载了 () 操作符,因此它的实例 dosome 可以这样用 dosome(5); 和上面的函数调用一模一样,不是么?所以 dosome 就是一个仿函数了。

    实际上还有答案2:
      函数指针指向的对象。

      typedef void( *DoSomePtr )( int );
      typedef void( DoSome )( int );
      DoSomePtr *ptr=&func;
      DoSome& dosome=*ptr;
       
      dosome(5); // 这里又和函数调用一模一样了。

    当然,答案3 成员函数指针指向的成员函数就是意料之中的答案了。


    仿函数的用处
      不管是对象还是函数指针等等,它们都是可以被作为参数传递,或者被作为变量保存的。因此我们就可以把一个仿函数传递给一个函数,由这个函数根据需要来调用这个仿函数(有点类似回调)。
    STL 模板库中,大量使用了这种技巧,来实现库的“灵活”。
    比如:
    for_each, 它的源代码大致如下:

    template< typename Iterator, typename Functor >
    void for_each( Iterator begin, Iterator end, Fucntor func )
    {
      for( ; begin!=end; begin++ )
      func( *begin );
    }

    这个 for 循环遍历了容器中的每一个元素,对每个元素调用了仿函数 func,这样就实现了 对“每个元素做同样的事”这样一种编程的思想。
    特别的,如果仿函数是一个对象,这个对象是可以有成员变量的,这就让 仿函数有了“状态”,从而实现了更高的灵活性。

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