【学习篇】第18期 C++模板

【你奶奶都能听懂的C】第18期 C模板目录【你奶奶都能听懂的C】第18期 C模板开头一.模板1.概念2.用法分类1函数模板2类模板二.非类型模板参数三.模板的特化1.概念1函数模板特化2类模板特化a.全特化b.偏特化四.模板分离定义1.什么是分离编译2.模板的分离编译问题3.解决方法五.模板总结结尾往期回顾1.[【学习篇】 第16期 全站最全七大排序超超超详解](https://blog.csdn.net/2501_93298789/article/details/156611775?spm1001.2014.3001.5502)2.[【实战篇】 第13期 算法竞赛_数据结构超详解上](https://blog.csdn.net/2501_93298789/article/details/157032786?spm1001.2014.3001.5502)3.[【实战篇】 第14期 算法竞赛_数据结构超详解下](https://blog.csdn.net/2501_93298789/article/details/157617539?spm1001.2014.3001.5502)开头ok了大家好久不见今天这一期我们来学习C中的模板知识废话不多说我们直接开始一.模板1.概念在 C 编程中模板 (Template) 是实现泛型编程的核心工具。它允许我们编写与类型无关的通用代码极大地提高了代码的复用性和可维护性。这是官方的解释第一眼看上去好比没说下面我来举个例子带着大家理解:假如现在我们要写一个加法计算器可以完成两个数的相加一般我们就会这样写如上图我们可以利用函数重载来简化可是最后写出来还是太挫了我们就是想写两个数相加每一个函数完成的功能是一样的这时就要引出模板这个概念了用你奶奶都能听懂的话来解释模板就是一个空瓶子你现在要完成 ”接水“ 这个操作要接的有酱油、水、醋、酒等等使用模板就相当于为了完成 “接水” 这个目标我们不需要去专门准备不同的瓶子只需要一个瓶子一套模板就能完成相同的操作更通俗来讲C模板就是造一个通用空壳子壳子不动随便换里面装的东西不用重复造新壳子。2.用法分类模板分为函数模板和类模板两种它们的本质都是编译器根据传入的类型自动生成对应版本的代码。• template声明这是一个模板• typename关键字也可以使用class两者在模板中完全等价• T类型参数代表一个任意的类型1函数模板函数模板允许我们定义一个通用的函数它可以处理任意类型的数据。像上面那个加法模拟器的例子如果使用函数模板就可以这样写首先声明了一个函数模板T 代表了我们这个函数的类型参数像这样写当我们调用 add 函数时编译器会自动推导 a , b 参数的类型是什么但是会出现这个问题我们向 add 函数传入了 1 和 4.9 发现编译器报错了这是为什么呢原因是在模板中类型参数匹配失败add 这个函数模板类型参数只有一个 T ,传入整型 1 时编译器会认为 类型参数 T 就是整型 int但是第二个参数又会识别出浮点类型所以会报错那要怎么改呢如上图那就写两个类型参数各自匹配函数的两个参数2类模板类模板允许我们定义一个通用的类它的成员变量和成员函数可以使用任意类型。我们在使用C的STL时是不是会这样声明大家有没有想过STL中给我们提供的数据结构是如何匹配上我们的参数类型的有的同学结合之前我们手动模拟实现STL我们可以用 typedef int/char/double Datetype ,但是仔细一想这样不能解决问题难不成每次我们使用STL的时候还得去更改类型吗另外对于自定义类型这样也是不行的这就要靠模板解决STL就是用一个个类模板实现的这是自己模拟实现的list可以看到类的成员变量用的就是模板的类型参数让编译器来自动匹配二.非类型模板参数普通模板参数 typename T 是「传类型」目的是识别不同的参数类型而非类型模板参数是「传常量值」目的是确定目标值注意非类型模板参数只能是整型家族STL 中有个叫 array 的结构这个就是个要提前告知数组类型和大小的数据结构其实就是用了这样的类模板三.模板的特化1.概念模板特化就是模板的特殊化处理是指当模板参数为特定类型时我们提供一个专门的实现版本。为什么需要模板特化• 通用模板对于某些特定类型可能无法正确工作• 对于某些特定类型我们可以提供更高效的实现• 可以针对特定类型添加额外的功能对于模板特化可以分为函数模板特化、类模板特化1函数模板特化函数模板特化是指为某个特定的类型提供一个专门的函数实现。举个例子我们要写个比较小于的函数但是这是不能满足所有类型的例如我们在类和对象这一期博客中写的日期类这样比较就用问题这里举另一个例子这里不应该是 “” 吗 为什么输出的是 “”原因是调用 lessf 函数传入的参数是 a, b 的地址它比较是按照地址的大小来的如果想要 lessf 函数完成自动解引用比较可以这样进行函数特化就是编译器识别到参数类型是我们专门写的特化类型时就会调用这个特殊化处理过的函数2类模板特化类模板特化分为全特化和偏特化两种。a.全特化全特化是指为所有模板参数都提供具体的类型即类中的所有类型参数都进行特殊处理如上图一旦编译器识别到传入的类型是我们特化的就会调用特化的这个类模板b.偏特化偏特化是指为部分模板参数提供具体的类型或者对模板参数进行一些限制偏特化有两种形式•部分参数特化当模板有多个参数时只特化其中一部分•参数范围特化对模板参数的类型进行限制如指针类型、引用类型等1.部分参数特化、如上图只要第二个参数和特化版类模板匹配上就会直接调用特化版的类2.参数范围特化指针类型如上图也可以利用偏特化限制具体类型四.模板分离定义1.什么是分离编译C 程序通常采用分离编译的方式• 将程序分为多个.cpp源文件• 每个源文件单独编译成目标文件.o或.obj• 最后将所有目标文件链接成可执行文件2.模板的分离编译问题模板不能像普通函数和类那样进行分离编译原因简单来说就是模板函数模板、类模板本身不是可执行代码它只是一个 “模具” 编译器在看到模板定义时并不知道将来会用哪些类型int、string、自定义类等来实例化它因此不会生成任何具体的机器码只有当模板被实际使用实例化时编译器才会根据传入的具体类型用这个 “蓝图” 生成一份对应类型的、真正可执行的代码。3.解决方法• 方法一将模板的声明和实现都写在头文件中推荐这是最常用、最简单的方法。将模板的所有代码都放在头文件中这样当其他文件包含这个头文件时编译器就能看到完整的模板实现从而生成对应的代码。• 方法 2在模板实现文件的末尾显式实例化五.模板总结模板是 C 泛型编程的核心它让我们能够编写与类型无关的通用代码极大地提高了代码的复用性和可维护性。结尾今天这一期对C模板的学习就到这里了谢谢你的观看如果对你有所帮助感谢你的点赞收藏支持我我主页里有更好康的哟往期回顾1.【学习篇】 第16期 全站最全七大排序超超超详解2.【实战篇】 第13期 算法竞赛_数据结构超详解上3.【实战篇】 第14期 算法竞赛_数据结构超详解下