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函数模板

概述

• 当有多个函数，他们除了形参列表的数据类型和返回类型不同之外，在函数体中所执行的操作完全相同，可以使用函数模板来对其进行统一的代替。
• 通过模板函数，减少重复的代码的出现，方便编程

函数模板的底层原理

• 首先程序在编译时候，在没有调用函数模板代指的函数的时候，并不会的会模板函数产生相关的执行代码。
• 当程序调用函数模板指代的函数的时候，会将特定的数据类型换入到函数模板中进行替换，将函数模板转成对应的模板函数，并生成相关的执行代码。
• 不调用，无执行代码；调用，生成特定数据类型的执行代码。

实例

• 编写程序，功能是查找一维数组a中的第一个值为x的元素的下标。如果不存在该元素就返回-1

• functionTemplate.h文件

#ifndef _FUNCTIONTEMPLATE_H#define _FUNCTIONTEMPLATE_H#include 
   
    using namespace std;template 
    
      T maxElement(T a,T b){
       return a>b?a:b;}/*    description:search the element x in the array a.                return the index where it firstly appear.*/template 
     
       int findElement(T a[],T x,int n){
       for(int i = 0;i < n;i ++)    {
           if(a[i] == x) return i;    }    return -1;}/*    description:show different type of array*/template 
      
        void show(T a[],int n){
       for(int i =0;i < n;i ++)    {
           cout<
       
        <<"     ";    }    cout<
       
      
     
    
   

• main测试文件

#include 
   
    #include "functionTemplate.h"using namespace std;int main(){
       int a[6];    double b[6];    char c[6];    for(int i = 0;i < 6; i++)    {
           a[i] = i;        b[i] = i;        c[i] = 'a' + i;    }    show(a,6);    cout<
   

分析总结

• 函数模板是方便编程，减少了重复代码的书写，对于底层的程序运作，程序的执行代码仍旧是那么长
• 函数模板经过程序调用，传入了特定类型的参数，实例化成对应的模板函数

类模板

概述

• 对于仅仅只有特定的数据类型不同的类，可以使用模板类去替代所有的类。
• 比如，C++中的vector就有各种数据类型的vector，整型的，浮点型的等等，但是其功能和函数都是一致的，所以没有必要根据不同数据类型，写大量近似的数据类型。使用模板类来代替

定义

类定义

C++程序运行实例

• 编写一个模板类Array
  • 成员：为模板类型的一维数组
  • 成员函数：
    • 获取自身的长度getLength()
    • 获取特定索引的元素getElement（）
    • 修改所有的元素为一个统一的值setElement（）

Array.h文件

#ifndef _ARRAY_H#define _ARRAY_Husing namespace std;template 
   
    class Array{
   private:    T buffer[length];public:    T getElement(int i)    {
           return buffer[i];    }    int getLength()    {
           return sizeof(buffer)/sizeof(T);    }    void setElement(T x);};template 
    
     void Array
     
      ::setElement(T x){
       for(int i = 0 ;i < getLength();i ++)    {
           buffer[i] = x;    }}#endif // _ARRAY_H
     
    
   

main函数测试文件

#include 
   
    #include "Array.h"using namespace std;int main(){
       Array
    
      a;    Array
     
       b;    Array
      
        c;    cout<<"the length of object a is:"<
       
        <
       
      
     
    
   

注意

• 需要将类的模板声明和类模板成员函数的定义放在同一个头文件

关于模板类的静态成员

• 在模板类中定义了静态成员，也不会为其分配内存空间，需要在类体外进行的声明和定义
• 需要将模板类实例化之后，才能够创建对应的类的静态对象，所有的实例化成员共享要给类的静态成员

模板实例

函数模板实例

概述

设计两个的函数模板，其功能分别是返回两个值中的较大者和返回多个值中的较大者。要求不仅能够处理整型、实型等数值性数据，而且能够省却处理字符串

C++程序实例

• 描述：设计两个函数模板，其功能分别是返回两个值中的较大者和
  返回多个值中的较大者。要求不仅能够处理整型、实型等数值型数据，而且能够正确处理字符串。
• functemplate.h文件

#ifndef _FUNCTIONTEMPLATE_H#define _FUNCTIONTEMPLATE_H#include 
   
    using namespace std;template 
    
      T maxElement(T a,T b){
       return a>b?a:b;}template 
     
       T maxElement(T a[],int size){
       cout<<"template 
      
       T maxElement is being used!"<
       
        < size; i++)    {
           max = maxElement(max,a[i]);    }    return max;}#endif
       
      
     
    
   

• functiontemplate.cpp文件

#include "functionTemplate.h"#include 
   
    using namespace std;char *maxElement(char *a,char *b){
       cout<<"char *maxElement(char *a,char *b) is being used"<
   

• main函数测试文件

#include 
   
    #include 
    
     #include "functionTemplate.h"using namespace std;int main(){
       int nArr[] = {
   3,5,7,16,9,2};    double dArr[] = {
   3.5,7.2,4.3,6.8};    char cArr[] = {
   'a','b','c','d'};    char *sArr[] = {
   "Guolong","chening","wuhaolong"};    cout<
     
      <
     
    
   

• 运行结果

分析与总结

• 在上述的问题中不能，模板函数并不能实现字符串的比较，所以只能通过对函数的重定义进行来实现，在cpp文件中实现函数
• 使用模板函数确实能够的极大的减少代码的复用率，提高编码效率

类模板程序实例

• 描述：数组Array的实现

  • 成员：数组的指针 和 数组的实际长度
  • 成员函数：带参数的构造函数（参数为对应的长度）、析构函数、下标符号的重载（返回特定索引的元素引用）、输出当前的元素和增加数组的长度

• Arraytemplate.h文件

#ifndef _ARRAYTEMPLATE_#include 
   
    using namespace std;template 
    
     class Array{
   private:    T *m_pArray;    int m_nSize;public:    Array(int nSize);    ~Array();    T& operator[](int index);    int Size(){
   return m_nSize;}    bool addNewElement(int nAddSize);    void display();};//construct the array without any initializationtemplate
     
      Array
      
       ::Array(int nSize){
       m_nSize = nSize;    m_pArray = new T[nSize + 1];}//destructor of the classtemplate 
       
        Array
        
         ::~Array(){ delete []m_pArray;}//the overload of the operator[]template 
         
          T& Array
          
           ::operator[](int index){ if(index >= m_nSize || index < 0) { cout<<"error:out of edge!"<
           
            void Array
            
             ::display(){ for(int i = 0;i < m_nSize;i ++) { cout<
             
              <<" "; } cout<
              
               bool Array
               
                ::addNewElement(int nAddSize){ if(nAddSize <= 0) { cout<<"the new array you add must over zero!"<
               
              
             
            
           
          
         
        
       
      
     
    
   

• main测试文件

#include 
   
    #include "Arraytemplate.h"using namespace std;int main(){
       Array
    
      intArray(10);    Array
     
       doubleArray(10);    Array
      
        charArray(10);    for(int i = 0;i < 10; i++)    {
           intArray[i] = 1 + i;        doubleArray[i] = 2.5 + i;        charArray[i] = 'a' + i;    }    intArray.display();    doubleArray.display();    charArray.display();    intArray[10] = 20;    intArray.display();    intArray.addNewElement(1);    intArray[10] = 20;    intArray.display();    return 0;
      
     
    
   

• 测试结果

分析与总结

• 在模板形参列表中使用typename和class是一样的效果
  
  
• 主要是形式化的定义，记住这些格式即可

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