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[C++知识库]C++提高编程(泛型编程与STL技术)

1.模板

1.1模板的概念

模板就是建立通用的模具,大大提高编程的复用性

1.2函数模板

  • C++编程思想主要有面向对象和泛型编程,泛型编程主要利用的技术就是模板
  • C++提供两种模板机制,函数模板类模板

1.2.1函数模板语法

函数模板作用:

建立一个通用函数,其函数返回值类型和形参类型可以不具体制定,用一个虚拟的类型来代表。

语法:

template<typename T>

解释:

template——声明创建模板

typename——表明其后面的符号是一种数据类型,可以用class代替

T——通用数据类型,名称可以替换,通常为大写字母

#include <iostream>
using namespace std;

//函数模板
//两个整形交换的函数
void SwapInt(int &a, int &b)
{
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}
//交换两个浮点型函数
void SwapDouble(double &a, double &b)
{
	double temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}
//函数模板
template<typename T>//声明一个模板,告诉编译器后面板代码中紧跟的T不要报错,T是一个通用数据类型
void mySwap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}
void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	SwapInt(a, b);
	cout << "a = " << a << ",b = " << b << endl;

	double  c = 1.1;
	double  d= 2.2;
	SwapDouble(c, d);
	cout << "c = " << c << ",d = " << d << endl;

	//利用函数模板交换
	//两种方式使用函数模板
	//1.自动类型推导
	mySwap(a, b);
	mySwap(c, d);
	cout << "a = " << a << ",b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << ",d = " << d << endl;
	///2.显式指定类型
	mySwap<int>(a, b);
	cout << "a = " << a << ",b = " << b << endl;
}
int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

1.2.2函数模板注意事项

注意事项:

  1. 自动类型推导,必须推导出一定的数据类型T,才可以使用
  2. 模板必须要确定出T的数据类型,才可以使用
#include <iostream>
using namespace std;

//函数模板注意事项
template<typename T>                       //typename可以替换成class
void mySwap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}
//1.自动类型推导,必须推导出一定的数据类型T才可以使用

void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	mySwap(a, b);            //正确
	cout << "a = " << a << ",b = " << b << endl;
	char c = 'c';
	//mySwap(a, c);          //错误,推导不出一致的T类型
}

//2.模板必须要确定出T的数据类型,才可以使用
template <class T>
void func()
{
	cout << "func()调用" << endl;
}
void test02()
{
	//func();           //错误?
	func<int>();         //可以!
}

int main()
{
	test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

总结:

使用模板时,必须确定出通用数据类型T,并且能够推导出一致的类型。

1.2.3函数模板案例

案例描述:

  • 利用函数模板封装一个排序的函数,可以对不同数据类型数组进行排序。
  • 排序规则从大到小,排序算法为选择排序
  • 分别使用char数组和int数组进行测试
#include <iostream>
using namespace std;
//实现通用 对数组进行排序的函数
//规则 从大到小
//算法 选择排序
//测试 char数组 int数组
//排序算法
//交换函数模板
template<class T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}
//排序函数模板
template<class T>
void mySort(T arr[],int len)
{
	for (int i = 0; i < len; i++)
	{
		int max = i;//认定最大值下标
		for (int j = i + 1; j < len; j++)
		{
			//认定的最大值比遍历出的数值要小,说明下标的元素才是真正的最大值
			if (arr[max] < arr[j])
			{
				max = j;
			}
		}
		if (max != i)
		{
			//交换max和i下标的元素
			mySwap(arr[max], arr[i]);
		}
	}
}
//打印数组模板
template<class T>
void printArray(T arr[], int len)
{
	for (int i = 0; i < len; i++)
	{
		cout << arr[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}
void test01()
{
	//测试char数组
	char charArr[] = "badcfe";
	int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);
	mySort(charArr, num);
	printArray(charArr, num);
}
void test02()
{
	//测试int数组
	int intArr[] = { 7,8,5,2,3,4,1 };
	int num = sizeof(intArr) / sizeof(int);
	mySort(intArr, num);
	printArray(intArr, num);
}
int main()
{
	test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

1.2.4普通函数与函数模板的区别

普通函数与模板函数的区别:

  • 普通函数调用时可以发生自动类型转换(隐式类型转换)
  • 函数模板调用时,如果利用自动类型推导,不会发生隐式类型转换
  • 如果利用显式指定类型的方式,可以发生隐式类型转换
    #include <iostream>
    using namespace std;
    //普通函数与模板函数区别
    //1.普通函数调用可以发生隐式类型转换
    //2.函数模板 用自动类型推导,不可以发生隐式类型转换
    //3.函数模板 用显示指定类型,可以发生隐式类型转换
    //普通函数
    int myAdd(int a, int b)
    {
    	return a + b;
    }
    //函数模板
    template<class T>
    T myAdd02(T a,T b)
    {
    	return a + b;
    }
    void test01()
    {
    	int a = 10;
    	int b = 20;
    	char c = 'c';
    	cout << myAdd(a, b) << endl;
    	cout << myAdd(a, c) << endl;     //c隐式转换为int类型
    
    	//自动类型推导
    	cout << myAdd02(a, b) << endl;
    	//cout << myAdd02(a, c) << endl; //报错, 用自动类型推导,不可以发生隐式类型转换
    	cout << myAdd02<int>(a, c) << endl;//用显示指定类型,可以发生隐式类型转换
    }
    int main()
    {
    	test01();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

    1.2.5普通模板

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