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模板1.0 -- 模板基本原理

编程日记 2024-05-09 21:30:00

为什么需要模板

我们经常有这样的一种使用的情形，就是我们可能需要设计一个函数，然后函数的参数可能是整形的，也可能是浮点型的，还有可能是其他的类型的，这个时候如果对于每一个类型都写一个函数，未免有点太复杂了

我们有以下几个方法来实现一个函数针对不同的类型都能够实现

法一：通过函数重载实现

比如我们想要写一个相加的函数，我们需要实现函数的重载

int Add(const int a,const int b)
{return a+b;
}
double Add(cosnt double a,const double b)
{return a+b;
}
char Add(const char a,const char )

缺点分析：
1. 一个类出现时就需要继续重载一个函数
2. 代码的复用率低
3. 如果一个函数只是返回值不同，函数的重载还解决不了问题
4. 如果函数的逻辑错误了，那么所有的函数都需要修改，麻烦

法二：使用公共的基类

我们可以将重复的代码放在一个公共的基类，然后进行一个继承

缺点：
1. 公共的代码放在了基类里面就缺少了类型检查的优点了
2. 一个简单的函数，以后使用了继承之后，以后维护起来麻烦

法三：使用宏函数

#define Add(a,b) ((a)+(b))

缺点：
1. 没有了类型检查
2. 在预处理阶段就被替换掉了，不方便调试

引入模板

C++为了解决上面的问题，于是就引入了模板的使用，像下面的形式来实现Add函数的复用

template<class T>
T Add(const T& a,const T&b)
{return a+b;
}

其中我们使用class的时候，也是可以使用typename这个关键字的
我们在其他的地方调用这个模板函数的时候，就可以使用下面的方式进行一个调用的过程

int x = 1;
int y = 2;
double m = 1.0;
double n = 2.0;Add(x,y);
Add(m,n);

上面的两次对模板函数的调用是不是调用的同一个函数呢，答案：不是。他们调用了不同的函数，这里引入的一个概念就是模板的实例化
我们经常听到的一个概念是对象的实例化，就是我们拿一个类去实例化一个对象，比如我们使用下面的代码去实例化一个string的对象

string str;

同样的我们的模板也是有实例化的一个过程的，就是在我们调用我们函数的时候，根据我们的参数进行一个推演，比如刚刚的那个Add(x,y);这个时候编译器会根据参数的类型，实例化生成一个参数是整形的Add函数，然后在对他进行一个调用，这个就是简单的实例化的过程。

所以说上面的两次调用实际上是生成了不同的函数，然后进行的一个调用的过程

小问题

问题一：模板函数和实例函数共存

还是上面Add函数，如果我们这个时候在上面的模板函数的基础之上又实现了一个函数，这个时候会如何调用呢

int Add(const int& a,const int& b)
{return a+b;
}

在这种情况下，如果我们有已经实例化的函数，这个时候会直接调用我们已经实例化的函数，如果没有已经实例化的函数，这个时候才会去找我们的模板函数，然后实例化一个函数进行一个调用的过程

问题二：模板函数和实例函数参数不匹配

还是上面的程序，我们即有了一个模板函数，又有了一个实例函数，这个时候我们在使用的时候，传递的参数不是两个整形而是两个双精度浮点型，那么这个时候是如何调用的呢

double a = 1.0;
double b = 2.0;
Add(a,b);

这个时候会检查我们的实例函数，但是参数的类型不匹配，所以实际上是生成了一个参数是double类型的模板函数，然后再进行函数的一个调用的过程

如果我们的参数一个是int，一个是double的，这个时候又是怎么样的呢，由大家自己去验证吧

这里我们还需要注意的一个问题就是，实例化函数中的第二个参数不是一个const的时候，这个时候，我们的給我们的参数传入的是一个double的变量的时候，会发生隐式类型的转换的，这个时候会生成一个临时的变量，这个临时的变量具有常性，所以我们应该在参数上面加上一个const

问题三：模板实例化和类型检查

我们知道我们的模板函数只有在实例化的时候，才会生成可执行代码的，如果我们在VS下面测试的时候，编译器是不会对模板函数的内部进行检查的，比如我们少写了一个分号，但是在linux下面使用g++进行编译的时候是会进行一个检查的过程的

模板类

模板类也很容易实现，只不过在使用的时候，我们需要对模板类进行一个显式的实例化的过程

template<class T>
class Arr
{public:Str():_a(a){}private:T _a;
}Arr<int> arr;

上面的调用就是一个显式的实例化的过程

https://www.dkcj.cn/info/5900.html

模板1.0 -- 模板基本原理

为什么需要模板

引入模板

小问题

模板类

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