2. 程式人生 > >C++ 模板詳解（一）

C++ 模板詳解（一）

阿新 • • 發佈：2018-12-10

C++模板

　　模板是C++支援引數化多型的工具，使用模板可以使使用者為類或者函式宣告一種一般模式，使得類中的某些資料成員或者成員函式的引數、返回值取得任意型別。

　　模板是一種對型別進行引數化的工具；

　　通常有兩種形式：函式模板和類模板；

　　函式模板針對僅引數型別不同的函式；

　　類模板針對僅資料成員和成員函式型別不同的類。

　　使用模板的目的就是能夠讓程式設計師編寫與型別無關的程式碼。比如編寫了一個交換兩個整型int 型別的swap函式，這個函式就只能實現int 型，對double，字元這些型別無法實現，要實現這些型別的交換就要重新編寫另一個swap函式。使用模板的目的就是要讓這程式的實現與型別無關，比如一個swap

模板函式，即可以實現int 型，又可以實現double型的交換。模板可以應用於函式和類。下面分別介紹。

　　注意：模板的宣告或定義只能在全域性，名稱空間或類範圍內進行。即不能在區域性範圍，函式內進行，比如不能在main函式中宣告或定義一個模板。

 一、函式模板通式

1、函式模板的格式：

　　　　template <class 形參名，class 形參名，......> 返回型別 函式名(引數列表)

　　　{

　　　　　　函式體

　　　}

　　其中template和class是關見字，class可以用typename 關見字代替，在這裡typename 和class沒區別

，<>括號中的引數叫模板形參，模板形參和函式形參很相像，模板形參不能為空。一但聲明瞭模板函式就可以用模板函式的形參名宣告類中的成員變數和成員函式，即可以在該函式中使用內建型別的地方都可以使用模板形參名。模板形參需要呼叫該模板函式時提供的模板實參來初始化模板形參，一旦編譯器確定了實際的模板實參型別就稱他例項化了函式模板的一個例項。比如swap的模板函式形式為

　　　　　　template <class T> void swap(T& a, T& b){}，

當呼叫這樣的模板函式時型別T就會被被呼叫時的型別所代替，比如swap(a,b)其中a和b是int

型，這時模板函式swap中的形參T就會被int 所代替，模板函式就變為swap(int &a, int &b)。而當swap(c,d)其中c和d是double型別時，模板函式會被替換為swap(double &a, double &b)，這樣就實現了函式的實現與型別無關的程式碼。

　　2、注意：對於函式模板而言不存在 h(int,int) 這樣的呼叫，不能在函式呼叫的引數中指定模板形參的型別，對函式模板的呼叫應使用實參推演來進行，即只能進行 h(2,3) 這樣的呼叫，或者int a, b; h(a,b)。

　　函式模板的示例演示將在下文中涉及！

二、類模板通式

　　1、類模板的格式為：

　　　　template<class  形參名，class 形參名，…>   class 類名

　　　　{ ... };

　　類模板和函式模板都是以template開始後接模板形參列表組成，模板形參不能為空，一但聲明瞭類模板就可以用類模板的形參名宣告類中的成員變數和成員函式，即可以在類中使用內建型別的地方都可以使用模板形參名來宣告。比如

　　　　template<class T> class A{public: T a; T b; T hy(T c, T &d);};

在類A中聲明瞭兩個型別為T的成員變數a和b，還聲明瞭一個返回型別為T帶兩個引數型別為T的函式hy。

　　2、類模板物件的建立：比如一個模板類A，則使用類模板建立物件的方法為A<int> m;在類A後面跟上一個<>尖括號並在裡面填上相應的型別，這樣的話類A中凡是用到模板形參的地方都會被int 所代替。當類模板有兩個模板形參時建立物件的方法為A<int, double> m;型別之間用逗號隔開。

　　3、對於類模板，模板形參的型別必須在類名後的尖括號中明確指定。比如A<2> m;用這種方法把模板形參設定為int是錯誤的（編譯錯誤：error C2079: 'a' uses undefined class 'A<int>'），類模板形參不存在實參推演的問題。也就是說不能把整型值2推演為int 型傳遞給模板形參。要把類模板形參調置為int 型必須這樣指定A<int> m。

　　4、在類模板外部定義成員函式的方法為：

　　　　template<模板形參列表> 函式返回型別 類名<模板形參名>::函式名(引數列表){函式體}，

比如有兩個模板形參T1，T2的類A中含有一個void h()函式，則定義該函式的語法為：

　　　　template<class T1,class T2> void A<T1,T2>::h(){}。

注意：當在類外面定義類的成員時template後面的模板形參應與要定義的類的模板形參一致。

　　5、再次提醒注意：模板的宣告或定義只能在全域性，名稱空間或類範圍內進行。即不能在區域性範圍，函式內進行，比如不能在main函式中宣告或定義一個模板。

三、模板的形參

有三種類型的模板形參：型別形參，非型別形參和模板形參。

　　1、型別形參

　　　　1.1 、型別模板形參：型別形參由關見字class或typename後接說明符構成，如template<class T> void h(T a){};其中T就是一個型別形參，型別形參的名字由使用者自已確定。模板形參表示的是一個未知的型別。模板型別形參可作為型別說明符用在模板中的任何地方，與內建型別說明符或類型別說明符的使用方式完全相同，即可以用於指定返回型別，變數宣告等。

　　　　作者原版：1.2、 不能為同一個模板型別形參指定兩種不同的型別，比如template<class T>void h(T a, T b){}，語句呼叫h(2, 3.2)將出錯，因為該語句給同一模板形參T指定了兩種型別，第一個實參2把模板形參T指定為int，而第二個實參3.2把模板形參指定為double，兩種型別的形參不一致，會出錯。（針對函式模板）

　　　　作者原版：1.2針對函式模板是正確的，但是忽略了類模板。下面將對類模板的情況進行補充。

　　　　本人新增1.2補充版（針對於類模板）、當我們宣告類物件為：A<int> a，比如template<class T>T g(T a, T b){}，語句呼叫a.g(2, 3.2)在編譯時不會出錯，但會有警告，因為在宣告類物件的時候已經將T轉換為int型別，而第二個實參3.2把模板形參指定為double，在執行時，會對3.2進行強制型別轉換為3。當我們宣告類的物件為：A<double> a,此時就不會有上述的警告，因為從int到double是自動型別轉換。

演示示例１：

　　TemplateDemo.h

複製程式碼

 1 #ifndef TEMPLATE_DEMO_HXX
 2 #define TEMPLATE_DEMO_HXX
 3 
 4 template<class T> class A{
 5     public:
 6         T g(T a,T b);
 7         A();
 8 };
 9 
10 #endif

複製程式碼

　　TemplateDemo.cpp

複製程式碼

 1 #include<iostream.h>
 2 #include "TemplateDemo.h"
 3 
 4 template<class T> A<T>::A(){}
 5 
 6 template<class T> T A<T>::g(T a,T b){
 7     return a+b;
 8 }
 9 
10 void main(){
11     A<int> a;
12     cout<<a.g(2,3.2)<<endl;
13 }

複製程式碼

　　編譯結果：

複製程式碼

1 --------------------Configuration: TemplateDemo - Win32 Debug--------------------
2 Compiling...
3 TemplateDemo.cpp
4 G:\C++\CDaima\TemplateDemo\TemplateDemo.cpp(12) : warning C4244: 'argument' : conversion from 'const double' to 'int', possible loss of data
5 
6 TemplateDemo.obj - 0 error(s), 1 warning(s)

複製程式碼

　　執行結果：　　　　　　5　　

　　我們從上面的測試示例中可以看出，並非作者原作中的那麼嚴密！此處僅是本人跟人測試結果！請大家本著實事求是的態度，自行驗證！

　　2、非型別形參

　　　　2.1 、非型別模板形參：模板的非型別形參也就是內建型別形參，如template<class T, int a> class B{};其中int a就是非型別的模板形參。

　　　　2.2、 非型別形參在模板定義的內部是常量值，也就是說非型別形參在模板的內部是常量。

　　　　2.3、 非型別模板的形參只能是整型，指標和引用，像double，String, String **這樣的型別是不允許的。但是double &，double *，物件的引用或指標是正確的。

　　　　2.4、 呼叫非型別模板形參的實參必須是一個常量表達式，即他必須能在編譯時計算出結果。

　　　　2.5 、注意：任何區域性物件，區域性變數，區域性物件的地址，區域性變數的地址都不是一個常量表達式，都不能用作非型別模板形參的實參。全域性指標型別，全域性變數，全域性物件也不是一個常量表達式，不能用作非型別模板形參的實參。

　　　　2.6、 全域性變數的地址或引用，全域性物件的地址或引用const型別變數是常量表達式，可以用作非型別模板形參的實參。

　　　　2.7 、sizeof表示式的結果是一個常量表達式，也能用作非型別模板形參的實參。

　　　　2.8 、當模板的形參是整型時呼叫該模板時的實參必須是整型的，且在編譯期間是常量，比如template <class T, int a> class A{};如果有int b，這時A<int, b> m;將出錯，因為b不是常量，如果const int b，這時A<int, b> m;就是正確的，因為這時b是常量。

　　　　2.9 、非型別形參一般不應用於函式模板中，比如有函式模板template<class T, int a> void h(T b){}，若使用h(2)呼叫會出現無法為非型別形參a推演出引數的錯誤，對這種模板函式可以用顯示模板實參來解決，如用h<int, 3>(2)這樣就把非型別形參a設定為整數3。顯示模板實參在後面介紹。

　　　　2.10、 非型別模板形參的形參和實參間所允許的轉換　　　　　　1、允許從陣列到指標，從函式到指標的轉換。如：template <int *a> class A{}; int b[1]; A<b> m;即陣列到指標的轉換　　　　　　2、const修飾符的轉換。如：template<const int *a> class A{}; int b; A<&b> m;   即從int *到const int *的轉換。　　　　　　3、提升轉換。如：template<int a> class A{}; const short b=2; A<b> m; 即從short到int 的提升轉換　　　　　　4、整值轉換。如：template<unsigned int a> class A{};   A<3> m; 即從int 到unsigned int的轉換。　　　　　　5、常規轉換。

非型別形參演示示例1：

　　由使用者自己親自指定棧的大小，並實現棧的相關操作。

　　TemplateDemo.h

複製程式碼

 1 #ifndef TEMPLATE_DEMO_HXX
 2 #define TEMPLATE_DEMO_HXX
 3 
 4 template<class T,int MAXSIZE> class Stack{//MAXSIZE由使用者建立物件時自行設定
 5     private:
 6         T elems[MAXSIZE];    // 包含元素的陣列
 7         int numElems;    // 元素的當前總個數
 8     public:
 9         Stack();    //建構函式
10         void push(T const&);    //壓入元素
11         void pop();        //彈出元素
12         T top() const;    //返回棧頂元素
13         bool empty() const{     // 返回棧是否為空
14             return numElems == 0;
15         }
16         bool full() const{    // 返回棧是否已滿
17             return numElems == MAXSIZE;
18         }
19 };
20 
21 template <class T,int MAXSIZE> 
22 Stack<T,MAXSIZE>::Stack():numElems(0){     // 初始時棧不含元素
23     // 不做任何事情
24 }
25 
26 template <class T,int MAXSIZE>
27 void Stack<T, MAXSIZE>::push(T const& elem){
28     if(numElems == MAXSIZE){
29         throw std::out_of_range("Stack<>::push(): stack is full");
30     }
31     elems[numElems] = elem;   // 附加元素
32     ++numElems;               // 增加元素的個數
33 }
34 
35 template<class T,int MAXSIZE>
36 void Stack<T,MAXSIZE>::pop(){
37     if (numElems <= 0) {
38         throw std::out_of_range("Stack<>::pop(): empty stack");
39     }
40     --numElems;               // 減少元素的個數
41 }
42 
43 template <class T,int MAXSIZE>
44 T Stack<T,MAXSIZE>::top()const{
45     if (numElems <= 0) {
46         throw std::out_of_range("Stack<>::top(): empty stack");
47     }
48     return elems[numElems-1];  // 返回最後一個元素
49 }
50 
51 #endif

複製程式碼

　　TemplateDemo.cpp

複製程式碼

 1 #include<iostream.h>
 2 #include <iostream>
 3 #include <string>
 4 #include <cstdlib>
 5 #include "TemplateDemo.h"
 6 
 7 int main(){
 8     try {
 9         Stack<int,20>  int20Stack;  // 可以儲存20個int元素的棧
10         Stack<int,40>  int40Stack;  // 可以儲存40個int元素的棧
11         Stack<std::string,40> stringStack; // 可儲存40個string元素的棧
12 
13         // 使用可儲存20個int元素的棧
14         int20Stack.push(7);
15         std::cout << int20Stack.top() << std::endl;    //7
16         int20Stack.pop();
17 
18         // 使用可儲存40個string的棧
19         stringStack.push("hello");
20         std::cout << stringStack.top() << std::endl;    //hello
21         stringStack.pop();    
22         stringStack.pop();    //Exception: Stack<>::pop<>: empty stack
23         return 0;
24     }
25     catch (std::exception const& ex) {
26         std::cerr << "Exception: " << ex.what() << std::endl;
27         return EXIT_FAILURE;  // 退出程式且有ERROR標記
28     }
29 }

複製程式碼

　　執行結果：

　　　　

 非型別形參演示示例2：

　　TemplateDemo01.h

複製程式碼

 1 #ifndef TEMPLATE_DEMO_O1
 2 #define TEMPLATE_DEMO_01
 3 
 4 template<typename T> class CompareDemo{
 5     public:
 6         int compare(const T&, const T&);
 7 };
 8 
 9 template<typename T> 
10 int CompareDemo<T>::compare(const T& a,const T& b){
11     if((a-b)>0)
12         return 1;
13     else if((a-b)<0)
14         return -1;
15     else
16         return 0;
17 }
18 
19 #endif

複製程式碼

　　TemplateDemo01.cpp

複製程式碼

1 #include<iostream.h>
2 #include "TemplateDemo01.h"
3 
4 void main(){
5     CompareDemo<int> cd;
6     cout<<cd.compare(2,3)<<endl;
7 }

複製程式碼

　　執行結果：　　　　　-1　

複製程式碼

1 #include<iostream.h>
2 #include "TemplateDemo01.h"
3 
4 void main(){
5     CompareDemo<double> cd;
6     cout<<cd.compare(3.2,3.1)<<endl;
7 }

複製程式碼

　　執行結果：　　　　　　1　　

　　TemplateDemo01.h 改動如下：

複製程式碼

 1 #ifndef TEMPLATE_DEMO_O1
 2 #define TEMPLATE_DEMO_01
 3 
 4 template<typename T> class CompareDemo{
 5     public:
 6         int compare(T&, T&);
 7 };
 8 
 9 template<typename T> 
10 int CompareDemo<T>::compare(T& a,T& b){
11     if((a-b)>0)
12         return 1;
13     else if((a-b)<0)
14         return -1;
15     else
16         return 0;
17 }
18 
19 #endif

複製程式碼

　　TempalteDemo01.cpp

複製程式碼

1 #include<iostream.h>
2 #include "TemplateDemo01.h"
3 
4 void main(){
5     CompareDemo<int> cd;
6     int a=2,b=3;
7     cout<<cd.compare(a,b)<<endl;
8 }

複製程式碼

 非型別形參演示示例3：

　　TemplateDemo02.cpp

複製程式碼

 1 #include<iostream.h>
 2 
 3 template<typename T>
 4 const T& max(const T& a,const T& b){
 5     return a>b ? a:b;
 6 }
 7 
 8 void main(){
 9     cout<<max(2.1,2.2)<<endl;//模板實參被隱式推演成double
10     cout<<max<double>(2.1,2.2)<<endl;//顯示指定模板引數。
11     cout<<max<int>(2.1,2.2)<<endl;//顯示指定的模板引數，會將函式函式直接轉換為int。
12 }

複製程式碼

　　執行結果：

　　　　　　　

cout<<max<int>(2.1,2.2)<<endl;//顯示指定的模板引數，會將函式函式直接轉換為int。此語句會出現警告：

複製程式碼

1 --------------------Configuration: TemplateDemo02 - Win32 Debug--------------------
2 Compiling...
3 TemplateDemo02.cpp
4 G:\C++\CDaima\TemplateDemo02\TemplateDemo02.cpp(11) : 
　　warning C4244: 'argument' : conversion from 'const double' to 'const int', possible loss of data
5 G:\C++\CDaima\TemplateDemo02\TemplateDemo02.cpp(11) : 
　　warning C4244: 'argument' : conversion from 'const double' to 'const int', possible loss of data
6 
7 TemplateDemo02.obj - 0 error(s), 2 warning(s)

複製程式碼

相關推薦

C++ 模板詳解（一）

C++模板 　　模板是C++支援引數化多型的工具，使用模板可以使使用者為類或者函式宣告一種一般模式，使得類中的某些資料成員或者成員函式的引數、返回值取得任意型別。 　　模板是一種對型別進行引數化的工具； 　　通常有兩種形式：函式模板和類模板； 　　函式模板針對僅引

c++模板詳解（一）

轉載自http://www.cnblogs.com/gw811/archive/2012/10/25/2738929.html C++模板 　　模板是C++支援引數化多型的工具，使用模板可以使使用者為類或者函式宣告一種一般模式，使得類中的某些資料成員或者成員函式的引數、

C++之模板詳解（一）

C++模板 　　模板是C++支援引數化多型的工具，使用模板可以使使用者為類或者函式宣告一種一般模式，使得類中的某些資料成員或者成員函式的引數、返回值取得任意型別。 　　模板是一種對型別進行引數化的工具； 　　通常有兩種形式：函式模板和類模板； 　　函式模板針對僅引數型別不同的函式； 　　類模板針對僅資料成

C++之類模板詳解（一）

C++ 除了支援函式模板，還支援類模板（Class Template）。函式模板中定義的型別引數可以用在函式宣告和函式定義中，類模板中定義的型別引數可以用在類宣告和類實現中。類模板的目的同樣是將資料的型別引數化。 宣告類模板的語法為： template<typenam

C++ 模板詳解（二）（轉）

創建 規則 error ++ 例如 public err iostream () 四、類模板的默認模板類型形參 　　1、可以為類模板的類型形參提供默認值，但不能為函數模板的類型形參提供默認值。函數模板和類模板都可以為模板的非類型形參提供默認值。 　　2、類模板的類型形

C++模板詳解（二）

轉載自：http://www.cnblogs.com/gw811/archive/2012/10/25/2736224.html C++模板 四、類模板的預設模板型別形參 　　1、可以為類模板的型別形參提供預設值，但不能為函式模板的型別形參提供預設值。函式模板

c++ 模板詳解（1）

C++模板 本文轉自：http://www.cnblogs.com/gw811/archive/2012/10/25/2738929.html　　 模板是C++支援引數化多型的工具，使用模板可以使使用者為類或者函式宣告一種一般模式，使得類中的某些資料成員或者成員函式的

C++常量詳解（一）常量指標與常量引用的初始化

1、常量 1.1、常量的初始化： const物件一旦建立後其值就不能再改變，所以const物件必須初始化。這裡我們要注意一點，像const int *p和const int &r都並不是const物件。因為const int *p只是表示

C# LINQ詳解（一）

1 using System.Collections; 2 3 using System.Collections.Generic; 4 5 using System.Linq; 6 7 8 9 namespace Chapter_5 10 11 { 12 1

C++標準模板庫 迭代器 iterator 詳解（一）

[cpp] view plaincopyprint? #include <vector> #include <iostream> #include <list> #include <

Python C AP的使用詳解（一）

nds 項目 namespace 以及 int float 數據大小 mem else 簡介 介紹一下Python虛擬機的初始化及退出，Python基本數據類型的對象創建以及C和Python之間的數據類型互相轉換。 Python虛擬機的初始化及退出 初始化Python虛擬機

C/C++陣列詳解（一維和二維）

陣列這東西，說說都懂，但是似乎並沒有完全吃透，導致很多地方有疑惑。所以再梳理一遍。   陣列定義 陣列是存放型別相同的物件的容器，這些物件本身沒有名字，需要通過其所在位置訪問。 從定義中可以看出，陣列存放的是物件且型別相同。所以不存在引用的物件（引用不是物件）

C++學習：list容器詳解（一）

list容器詳解       首先說說STL         STL就是Standard Template Library，標準模板庫。這可能是一個歷史上最令人興奮的工具的最無聊

C程式設計｜用函式實現模組化程式設計詳解（一）

目錄 一、為什麼要用函式 使用函式可使程式清晰、精煉、簡單、靈活。 函式就是功能。每一個函式用來實現一個特定的功能。函式名應反映其代表的功能。 在設計

嵌入式C語言實戰開發詳解（一）

一、概述 1、嵌入式開發中為什麼選擇C語言？ 因為作業系統的核心都是使用的C語言，而且C語言也有如下幾個優點： （1）出色的移植性，能在多種不同體系結構的軟/硬平臺上執行（修改量越小，移植性越好）；

c++迭代器詳解（一）：back_inserter, front_inserter,inserter

1.stl迭代器之配接器（ Iterator Adapters） 迭代器（Iterators）是一個純抽象的概念：任何東西，只要其行為類似迭代器，它就是一個迭代器.也就是說，只有具備有迭代器的四種基本操作：取值（*），遞增（++） 比較（== !=） 賦值（=）它就是迭代器

C++----字符集詳解（一看就懂系列）

寫的太好，不敢更改：https://blog.csdn.net/qq_28098067/article/details/53486032一、編碼歷史與區別        一直對字元的各種編碼方式懵懵懂懂，什麼ANSI UNICODE UTF-8 GB2312 GBK DBCS UCS……是不是看的很暈，假如您

c++11多執行緒詳解（一）

　 原文作者：aircraft 原文連結：https://www.cnblogs.com/DOMLX/p/10914162.html 　　　　   　　　　　　最近是恰好寫了一些c++11多執行緒有關的東西，就寫一下筆記留著以後自己忘記回來看吧，也不是專門寫給讀者看的，我就想到哪就寫到哪吧 &nbs

c++ LeetCode（陣列篇簡單級別）演算法例題程式碼詳解（一）

  原文作者：aircraft 原文連結：https://www.cnblogs.com/DOMLX/p/10940636.html     　　　　唉！最近忙著面試找實習，然後都是面試的很多是leetcode的演算法題，所以自己就刷了一遍，並且做些筆記，以後再來複習好了，悲催的

elastic-job詳解（一）：數據分片

count 任務 不同的 應該 center shc 偶數 int ext 數據分片的目的在於把一個任務分散到不同的機器上運行，既可以解決單機計算能力上限的問題，也能降低部分任務失敗對整體系統的影響。elastic-job並不直接提供數據處理的功能，框架只會將分片項分配至各