C++模板 - 芒果文档

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📜 C++模板

📅 最后修改于: 2020-09-25 05:48:30 🧑 作者: Mango

在本文中，您将学习C++中的模板。您将学习如何使用模板的功能进行通用编程。

模板是C++的强大功能，可让您编写通用程序。简而言之，您可以使用模板创建一个函数或一个类来处理不同的数据类型。

模板通常在较大的代码库中使用，以实现代码的可重用性和程序的灵活性。

模板的概念可以两种不同的方式使用：

功能模板

函数模板的工作方式与普通函数类似，只是有一个不同之处。

单个函数模板可以一次处理不同的数据类型，但是单个普通函数只能处理一组数据类型。

通常，如果需要对两种或更多种类型的数据执行相同的操作，则可以使用函数重载来创建具有所需函数声明的两个函数。

但是，更好的方法是使用函数模板，因为您可以执行较少的代码并维护代码来执行相同的任务。

如何声明函数模板？

与关键字模板函数模板开始，随后模板参数S的内部/ < >之后是函数声明。

template 
T someFunction(T arg)
{
   ... .. ...
}

在上面的代码中， T是模板参数，它接受不同的数据类型(int，float)，而class是关键字。

在上面的示例中，您还可以使用关键字typename代替class。

时，数据类型的参数被传递给someFunction( )编译器生成的一个新版本someFunction()对于给定的数据类型。

示例1：查找最大数量的功能模板

程序使用函数模板显示两个数字中最大的一个。

// If two characters are passed to function template, character with larger ASCII value is displayed.

#include 
using namespace std;

// template function
template 
T Large(T n1, T n2)
{
    return (n1 > n2) ? n1 : n2;
}

int main()
{
    int i1, i2;
    float f1, f2;
    char c1, c2;

    cout << "Enter two integers:\n";
    cin >> i1 >> i2;
    cout << Large(i1, i2) <<" is larger." << endl;

    cout << "\nEnter two floating-point numbers:\n";
    cin >> f1 >> f2;
    cout << Large(f1, f2) <<" is larger." << endl;

    cout << "\nEnter two characters:\n";
    cin >> c1 >> c2;
    cout << Large(c1, c2) << " has larger ASCII value.";

    return 0;
}

输出

Enter two integers:
5
10
10 is larger.

Enter two floating-point numbers:
12.4
10.2
12.4 is larger.

Enter two characters:
z
Z
z has larger ASCII value.

在上面的程序中，定义了一个函数模板Large() ，它接受数据类型T两个参数n1和n2 。 T表示自变量可以是任何数据类型。

Large() 函数使用简单的条件操作返回两个参数中的最大值。

在main() 函数内部，声明了三种不同数据类型的变量： int ， float和char 。然后将变量作为普通函数传递给Large() 函数模板。

在运行时，将整数传递给模板函数，编译器知道必须生成一个Large() 函数来接受int参数，并且这样做。

同样，当传递浮点数据和char数据时，它知道自变量数据类型并相应地生成Large() 函数。

这样，仅使用一个函数模板即可替换三个相同的常规函数，并使您的代码可维护。

示例2：使用功能模板交换数据

程序使用函数模板交换数据。

#include 
using namespace std;

template 
void Swap(T &n1, T &n2)
{
    T temp;
    temp = n1;
    n1 = n2;
    n2 = temp;
}

int main()
{
    int i1 = 1, i2 = 2;
    float f1 = 1.1, f2 = 2.2;
    char c1 = 'a', c2 = 'b';

    cout << "Before passing data to function template.\n";
    cout << "i1 = " << i1 << "\ni2 = " << i2;
    cout << "\nf1 = " << f1 << "\nf2 = " << f2;
    cout << "\nc1 = " << c1 << "\nc2 = " << c2;

    Swap(i1, i2);
    Swap(f1, f2);
    Swap(c1, c2);

        cout << "\n\nAfter passing data to function template.\n";
    cout << "i1 = " << i1 << "\ni2 = " << i2;
    cout << "\nf1 = " << f1 << "\nf2 = " << f2;
    cout << "\nc1 = " << c1 << "\nc2 = " << c2;

    return 0;
}

输出

Before passing data to function template.
i1 = 1
i2 = 2
f1 = 1.1
f2 = 2.2
c1 = a
c2 = b

After passing data to function template.
i1 = 2
i2 = 1
f1 = 2.2
f2 = 1.1
c1 = b
c2 = a

在此程序中，不是通过传递值来调用函数，而是通过引用进行调用。

Swap() 函数模板接受两个参数，并通过引用交换它们。

类模板

与函数模板一样，您也可以为通用类操作创建类模板。

有时，您需要一个适用于所有类的类实现，只是所使用的数据类型不同。

通常，您需要为每种数据类型创建一个不同的类，或者在一个类中创建不同的成员变量和函数。

这将不必要的臃肿代码库，将难以维持，因为变化是应该对所有的类/函数执行一个类/ 函数。

但是，类模板使对所有数据类型重用相同的代码变得容易。

如何声明一个类模板？

template 
class className
{
   ... .. ...
public:
   T var;
   T someOperation(T arg);
   ... .. ...
};

在上面的声明中， T是模板参数，它是所使用数据类型的占位符。

在类体内，成员变量var和成员函数 someOperation()均为T类型。

如何创建类模板对象？

要创建类模板对象，您需要在创建时在< >内定义数据类型。

className classObject;

例如：

className classObject;
className classObject;
className classObject;

示例3：使用类模板的简单计算器

程序使用类模板对两个数字进行加，减，乘和除运算

#include 
using namespace std;

template 
class Calculator
{
private:
    T num1, num2;
    
public:
    Calculator(T n1, T n2)
    {
        num1 = n1;
        num2 = n2;
    }
    
    void displayResult()
    {
        cout << "Numbers are: " << num1 << " and " << num2 << "." << endl;
        cout << "Addition is: " << add() << endl;
        cout << "Subtraction is: " << subtract() << endl;
        cout << "Product is: " << multiply() << endl;
        cout << "Division is: " << divide() << endl;
    }
    
    T add() { return num1 + num2; }
    
    T subtract() { return num1 - num2; }
    
    T multiply() { return num1 * num2; }
    
    T divide() { return num1 / num2; }
};

int main()
{
    Calculator intCalc(2, 1);
    Calculator floatCalc(2.4, 1.2);
    
    cout << "Int results:" << endl;
    intCalc.displayResult();
    
    cout << endl << "Float results:" << endl;
    floatCalc.displayResult();
    
    return 0;
}

输出

Int results:
Numbers are: 2 and 1.
Addition is: 3
Subtraction is: 1
Product is: 2
Division is: 2

Float results:
Numbers are: 2.4 and 1.2.
Addition is: 3.6
Subtraction is: 1.2
Product is: 2.88
Division is: 2

在上面的程序中，声明了一个类模板Calculator 。

该类包含两个类型为T私有成员： num1和num2 ，以及用于初始化成员的构造函数。

它还包含公共成员函数，用于计算数字的加法，减法，乘法和除法，这些数返回用户定义的数据类型的值。同样，函数 displayResult()将最终输出显示到屏幕上。

在main() 函数，为数据类型创建了两个不同的Calculator对象intCalc和floatCalc ：分别为int和float 。使用构造函数初始化值。

注意，在创建对象时，我们使用和。这些告诉编译器用于类创建的数据类型。

这将为int和float创建一个类定义，然后分别使用它们。

然后，两个对象的displayResult()被调用，后者执行计算器操作并显示输出。