C++之模板

1、概述

        模板是一个非常强大的功能。C++ STL的各种组件也是基于模板实现的（vector、map、string等）。

        模板主要分为：函数模型和类模板。

2、函数重载

示例：使用函数重载，对两个相同类型的数值进行和运算（float、int、double等）。

#include <iostream>
using namespace std;
 
float add(float value_1, float value_2)
{
	return value_1 + value_2;
}
 
int add(int value_1, int value_2)
{
	return value_1 + value_2;
}
 
double add(double value_1, double value_2)
{
	return value_1 + value_2;
}
 
 
int main(int argc, char* argv[])
{
	cout << "float sum ： " << add(10.1, 45.2) << endl;
	cout << "int sum ： " << add(10, 45) << endl;
	cout << "double sum ： " << add(10.1, 45.2) << endl;
	return 0;
}

输出：

float sum ： 55.3
int sum ： 55
double sum ： 55.3

        从上述实现过程可以看出，进行三种数据类型float、int、double的数据相加时，书写了三个函数；这些函数虽然在调用时方便了一些，但从本质上说还是定义了三个功能相同、函数体相同的函数，只是数据的类型不同而已；而借助函数模板可以将三个函数压缩成一个，可以完成同样的功能。

3、函数模板

3.1、函数模板格式

        template <typename T1, typename T2, ……, typename Tn>

        返回值类型 函数名(参数列表)

        {

                // todo

        }

typename是用来定义模板参数关键字。

上节中的add()函数可以写成如下形式：

#include <iostream>
using namespace std;
 
template <typename T>
T add(T value_1, T value_2)
{
	return value_1 + value_2;
}
 
int main(int argc, char* argv[])
{
	cout << "float sum ： " << add(10.1, 45.2) << endl;
	cout << "int sum ： " << add(10, 45) << endl;
	cout << "double sum ： " << add(10.1, 45.2) << endl;
	return 0;
}

输出：

float sum ： 55.3
int sum ： 55
double sum ： 55.3

3.2、函数模板的实例化

        用不同类型的参数调用函数模板时，称为函数模板的实例化 。主要分为：隐式实例化和显式实例化 。

        隐式实例化：让编译器根据实参推演模板参数的实际类型。

        显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型。

示例：

#include <iostream>
using namespace std;
 
template <typename T>
T add(T value_1, T value_2)
{
	return value_1 + value_2;
}
 
int main(int argc, char* argv[])
{
	int a = 10;
	int b = 14;
	float c = 10.9;
	float d = 100.8;
	cout << "  " << add(a, (int)c) << endl;
	cout << "  " << add<int>(a, c) << endl;
	return 0;
}

输出：

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3.3、模板参数的匹配原则

一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在，而且该函数模板还可以被实例化为这个非模板函数。

对于非模板函数和同名函数模板，如果其他条件都相同，在调动时会优先调用非模板函数而不会从该模板产生出一个实例。如果模板可以产生一个具有更好匹配的函数，那么将选择模 板。简单说会先找自己实现的有没有，没有就去看模板能不能实例化一个。

模板函数不允许自动类型转换，但普通函数可以进行自动类型转换。

3.4、声明定义分离

函数模板可以声明、定义分离；不同的是模板参数声明定义都要给。

示例：

#include <iostream>
using namespace std;
 
// 声明
template <typename T>
T add(T value_1, T value_2);
 
// 定义
template <typename T>
T add(T value_1, T value_2)
{
	return value_1 + value_2;
}
 
int main(int argc, char* argv[])
{
	int a = 10;
	int b = 14;
	float c = 10.9;
	float d = 100.8;
	cout << "  " << add(a, (int)c) << endl;
	cout << "  " << add<int>(a, c) << endl;
	return 0;
}

输出：

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4、类模板

4.1、类模板格式

        template <class T1, class T2, ……, class Tn>

        class 类模板名

        {

                类内成员变量;

                类内函数变量;

        };

或者

        template <typename T1, typename T2, ……, typename Tn>

        class 类模板名

        {

                类内成员变量;

                类内函数变量;

        };

4.2、类模板的实例化

        类模板实例化与函数模板实例化不同， 类模板实例化需要在类模板名字后跟<> ，然后将实例化的类型放在<>中即可，类模板名字不是真正的类，而实例化的结果才是真正的类。

示例：

 
#include <iostream>
using namespace std;
 
template <class T1, typename T2>
class student
{
public:
	void init(char name_t[], int age_t, T1 grade_id_t, T1 class_id_t, T2 score_t, T2 height_t)
	{
		memcpy(name, name_t, 50 * sizeof(char));
		age = age_t;
		grade_id = grade_id_t;
		class_id = class_id_t;
		score = score_t;
		height = height_t;
	}
	void print()
	{
		cout << "name: " << name << ", age: " << age << endl;
	}
	T2 get_score()
	{
		return score;
	}
	void print_score(T2 score);
	T2 print_true();
private:
	char name[50];
	int age;
	T1 grade_id;
	T1 class_id;
	T2 score;
	T2 height;
};
 
template <class T1, typename T2>
void student<T1, T2>::print_score(T2 score)
{
	cout << "score: " << score << endl;
}
 
template <class T1, typename T2>
T2 student<T1, T2>::print_true()
{
	cout << "true: 1.0" << endl;
	return (T2)1.0;
}
 
int main(int argc, char *argv[])
{
	char name[50] = "刘琦";
	student<int, float> std_1;
	std_1.init(name, 47, 7, 3, 4.6, 181.5);
	std_1.print();
	std_1.print_score(std_1.get_score());
	std_1.print_true();
	return 0;
}

输出：

name: 刘琦, age: 47
score: 4.6
true: 1.0

问题：

        如果模板的声明和定义分开，在头文件中进行声明，在源文件中进行定义，在编译的时候会出现链接错误；因为程序运行是要预处理，编译汇编和链接，对于头文件的内容，.cpp和.a文件来说，模板都是空的，不知道T是啥。

解决：

        声明和定义都放在一个名为.hpp的文件，这个文件是.h和.cpp的合体。