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。