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分类: C/C++

2012-05-20 11:53:34


在c++中有如下语句 
 int a; 
 char b; 
 long c; 
 float d; 
 像上面的 int, char, long, float 被称为“类型”。 
 有时需要将“类型”也做为参数来处理,比如,要写一个比较大小的函数 comp(x,y) 
 如果是两个int型比较就返回一个int类型的值,如果是两个float型比较就返加一个float型结果,当然可以用函数重载来实现,但利用函数模板就只要写一个函数 
 template 
 T  comp(T x,T y) 
 { 
  return x>y?x:y;
 } 
 其中template就是声明将T作为一个类型参数 和以下重载的函数比较一下
 int comp(int x,int y)
 {
  return x>y?x:y;
 }
 float comp(float x,float y) 
 { 
  return x>y?x:y;
 } 
 简单的说, 模板 就是一个函数或类模板可以解决不同类型的问题


#include "stdafx.h"
#include
#include  
#include
using namespace std;
template  
T s(T i,T j)
{
T a;
a=i;
i=j;
j=a;
return a ;
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{

    int i=1,j=2;
cout<s(i,j);
cout<char c='a',h='b';
cout<    s(c,h);
cout<

return 0;
}

////////////////////////////////////////////////////////////////

C++ 模板基础谈

1. 什么是模板

模板定义: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。

我们知道,C++ 是一种“强类型”的语言,也就是说一个变量,编译器必须确切的知道它的类型,而模板就是构建在这个强类型语言基础上的泛型系统。

2. 模板的语法

模板函数

template < typename {类型参数名称}, [ int {Name}=...][, ...] >

{函数定义}

模板类

template < typename ... , [ int {Name}=...] >

class ...

模板的参数可以是类型,或者是一个 int 型的值(或者可以转换为int 型的,比如 bool)。

3. 模板的使用

显式类型参数:对于模板函数,在函数名后添加 < {类型参数表} >。对于模板类,在类后添加 < {类型参数表} >

隐式类型参数:对于模板函数,如果类型参数可以推导,那么可以省略类型参数表

举个例子:

template < typename T >

T max( T a, T b )

{

return a < b ? b : a;

}

这个 max 函数就是一个模板函数,它可以传入一个 “类型”的参数,以便实现任意类型求最大值的效果。假设我们这样使用它:

int x=5, y=10;

int z=max ( x, y );

这时候发生了什么呢?我们传入的“类型参数”是int,因此编译器在编译这段代码时会使用 int 来构造一个新函数:

int max( int a, int b )

{

return a < b ? b : a;

}

后面的事就和编译普通的函数一样了,C++编译器继续使用强类型系统编译这个函数,由强类型系统来检查这个函数是否正确。

这个过程叫做模板的“特化”,它发生在编译期,当编译器发现模板函数、模板类被使用(注意,不是定义)的时候进行的。这个系统实际上比较像宏,但是比宏更为智能。

很明显,编译器必须知道模板如何特化这个函数,因此模板函数的实现,必须在“使用点”之前,因此模板库只能通过头文件库的形式来提供。

4. 模板的类型推导

对于函数,编译器是知道传入参数的类型的,比如上面的max,max < ? >( x, y ),由于第一个参数 x 是 int 类型的,那么 ? 这里需要填写什么呢?

我们可以很明显的推断出应该是 "int",否则,后面的强类型系统将无法编译这个函数。编译器同样知道 x 的类型,因此它也能推导出“类型参数”,这时候我们调用时就可省略模板参数了。

这个推导是按顺序来的,因此如果上面的 y 是其他类型,? 仍然会被推导为 int,如果y无法隐性转换为int,强类型编译时就会报错。

5. 类型推导的隐式类型转换

在决定模板参数类型前,编译器执行下列隐式类型转换:

左值变换

修饰字转换

派生类到基类的转换

见《C++ Primer》([注2],P500)对此主题的完备讨论。

简而言之,编译器削弱了某些类型属性,例如我们例子中的引用类型的左值属性。举例来说,编译器用值类型实例化函数模板,而不是用相应的引用类型。

同样地,它用指针类型实例化函数模板,而不是相应的数组类型。

它去除const修饰,绝不会用const类型实例化函数模板,总是用相应的非 const类型,不过对于指针来说,指针和 const 指针是不同的类型。

底线是:自动模板参数推导包含类型转换,并且在编译器自动决定模板参数时某些类型属性将丢失。这些类型属性可以在使用显式函数模板参数申明时得以保留。

6. 模板的偏特化

如果我们打算给模板函数(类)的某个特定类型写一个函数,就需要用到模板的偏特化,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 a, long b ) // 对于 vc 来说,这里的 是可以省略的

{

return a > b ? b : a;

}

实际上,所谓偏特化,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。

7. 仿函数

仿函数这个词经常会出现在模板库里(比如 STL),那么什么是仿函数呢?

顾名思义:仿函数就是能像函数一样工作的东西,请原谅我用东西这样一个代词,下面我会慢慢解释。

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,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。

8. 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。

我的一点点理解:关于类之间的模板值传递

先贴一段程序,vs2008,编译通过:

#include

using namespace std;

template

class classOne{

private:

T a;

public:

T getA(T b){

   a=b;

   return a;

}

};

template

class classTwo{

private:

classOne test;

public:

T out(T b){

   return test.getA(b);

}

};

int main(){

classTwo test2;

cout<

return 0;

}

将classOne定义为模板类,我原来一直搞不清楚classTwo如何传递模板值给它,其实和一般传值是一样的了,但似乎网上的教程都没有说,或许是太简单了,只是我理解不透没想到。恩,不作解释了,是在看不懂的,留言回答

当然这里还有一个弱点,就是在访问classTwo中访问classOne实例的a属性时,由于是私有属性,所以在classTwo中不能直接test.a,访问,解决这个问题,用友元类。

#include

using namespace std;

template

class classOne{

friend classTwo;

private:

T a;

public:

T getA(T b){

   a=b;

   return a;

}

};

template

class classTwo{

private:

classOne test;

public:

T out(T b){

   test.a=b;

   return test.a;

}

};

int main(){

classTwo test2;

cout<

return 0;

}

但还是报错。原因在于先声明友元类。在classOne上面如此声明就可以了。

template

class classTwo;

模板stack 堆栈实现:http://hi.baidu.com/%B4%E5%E6%DE/blog/item/44318981e11ebbde9123d9e5.html

模板queue循环队列现:http://hi.baidu.com/%B4%E5%E6%DE/blog/item/bf79efaebdf814c57cd92ae4.html

模板 单链表 循环链表 双向链表 实现:http://hi.baidu.com/%B4%E5%E6%DE/blog/item/204876fbc421ef809f514622.html





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