C++印刷模板使用方法詳解
在了解string之前，我們需要了解模板等等的一些鋪墊知識(shí)，讓我們開(kāi)始吧！
一、泛型編程
泛型編程是什么意思呢?我們通過(guò)下面的例子來(lái)具體了解：
void Swap(int& left, int& right)
{
int temp = left;
left = right;
right = temp;
}
void Swap(double& left, double& right)
{
double temp = left;
left = right;
right = temp;
}
int main()
{
int a = 1, b = 2;
Swap(a, b);
double c=1.33,d=2.33;
Swap(a,b)
}就拿交換函數(shù)來(lái)說(shuō)，當(dāng)我們交換不同類(lèi)型的變量的值，那就需要不停的寫(xiě)交換函數(shù)的重載，這樣代碼復(fù)用率就較低，那我們能不能創(chuàng)造一個(gè)模板呢？？
一個(gè)Swap的模板，但是我可以用不同的類(lèi)型去實(shí)現(xiàn)這個(gè)模板，繼而試用它。
如果在 C++ 中，也能夠存在這樣一個(gè) 模具 ，通過(guò)給這個(gè)模具中 填充不同材料 ( 類(lèi)型 ) ，來(lái) 獲得不同材料的鑄件 ( 即生成具體類(lèi)型的代碼）。 泛型編程：編寫(xiě)與類(lèi)型無(wú)關(guān)的通用代碼，是代碼復(fù)用的一種手段。模板是泛型編程的基礎(chǔ)。
二、模板（初階）
模板分為：函數(shù)模板和類(lèi)模板
1.函數(shù)模板
1.單參數(shù)類(lèi)型
函數(shù)模板代表了一個(gè)函數(shù)家族，該函數(shù)模板與類(lèi)型無(wú)關(guān)，在使用時(shí)被參數(shù)化，根據(jù)實(shí)參類(lèi)型產(chǎn)生函數(shù)的特定 類(lèi)型版本。 就拿Swap來(lái)說(shuō)： typename 是 用來(lái)定義模板參數(shù) 關(guān)鍵字，T是類(lèi)型（也可以用class，（class T))
template<typename T>
void Swap(T& left, T& right)
{
T temp = left;
left = right;
right = temp;
}
int main()
{
int a = 1, b = 2;
Swap(a, b);
int x = 1, y = 2;
Swap(x, y);
double m = 1.1, n = 2.2;
Swap(m, n);
char p = 'a', q = 'b';
Swap(p, q);
Swap(m,a);//不同類(lèi)型
}那么，具體是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢？
函數(shù)模板是一個(gè)藍(lán)圖，它本身并不是函數(shù)，是編譯器用使用方式產(chǎn)生特定具體類(lèi)型函數(shù)的模具。所以其實(shí)模 板就是將本來(lái)應(yīng)該我們做的重復(fù)的事情交給了編譯器。
編譯器通過(guò)類(lèi)型推演，將函數(shù)模板進(jìn)行實(shí)例化，對(duì)應(yīng)的T就會(huì)替換成具體的類(lèi)型，模板實(shí)例化是用幾個(gè)實(shí)例化幾個(gè)，不是所有不同類(lèi)型都提前模板實(shí)例化。
1.當(dāng)變量類(lèi)型相同，但是變量不同，調(diào)用Swap（）；模板實(shí)例化只會(huì)實(shí)例化一個(gè)，因?yàn)殡m然變量不同，但類(lèi)型相同，模板實(shí)例化就是將T換成具體的類(lèi)型。
2.當(dāng)Swap（m，a），變量是不同類(lèi)型時(shí)，會(huì)發(fā)生什么？？
因?yàn)樵谕蒲輛oid Swap(T& left, T& right)；時(shí)，T的類(lèi)型不明確，就會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤（推演報(bào)錯(cuò)），直接報(bào)錯(cuò)
但如果不用模板，我們自己這樣：
void Swap(int& left, int& right)
{
int temp = left;
left = right;
right = temp;
}
int main()
{
int a=2;
double b=2.22;
Swap(a,b);
}可能有人就會(huì)想：在Swap（a,b）中，會(huì)不會(huì)a和b發(fā)生飲食類(lèi)型轉(zhuǎn)化呢？較小的類(lèi)型轉(zhuǎn)化成較大的類(lèi)型。
當(dāng)然不會(huì)：隱式類(lèi)型轉(zhuǎn)化只有在 賦值：b=3;(產(chǎn)生臨時(shí)變量）；函數(shù)傳參的時(shí)候（產(chǎn)生臨時(shí)變量），才會(huì)發(fā)生隱式類(lèi)型轉(zhuǎn)化。
函數(shù)形參是引用，當(dāng)類(lèi)型是引用時(shí)，我們就要小心：是否會(huì)發(fā)生權(quán)限放大？當(dāng)b傳值時(shí)，中間的臨時(shí)變量具有常性（只讀），而形參是可讀可寫(xiě)，權(quán)限就會(huì)放大，也是不可以通過(guò)的，除非加了const，但是加了const就無(wú)法交換了，所以這樣還是行不通的！
自動(dòng)推演實(shí)例化和顯式實(shí)例化：
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right;
}
int main()
{
int a1 = 10, a2 = 20;
double d1 = 10.1, d2 = 20.2;
// 自動(dòng)推演實(shí)例化
cout << Add(a1, a2) << endl;
cout << Add(d1, d2) << endl;
cout << Add((double)a1, d2) << endl; //強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)化也是產(chǎn)生臨時(shí)變量，不是改變a1
cout << Add(a1, (int)d2) << endl;
// 顯示實(shí)例化
cout << Add<double>(a1, d2) << endl;//隱式類(lèi)型轉(zhuǎn)化
cout << Add<int>(a1, d2) << endl;
return 0;
}在自動(dòng)推演實(shí)例化中，必須強(qiáng)轉(zhuǎn)，不然還是和之前問(wèn)題一樣，該語(yǔ)句不能通過(guò)編譯，因?yàn)樵诰幾g期間，當(dāng)編譯器看到該實(shí)例化時(shí)，需要推演其實(shí)參類(lèi)型通過(guò)實(shí)參a1將T推演為int，通過(guò)實(shí)參d1將T推演為double類(lèi)型，但模板參數(shù)列表中只有一個(gè)T，編譯器無(wú)法確定此處到底該將T確定為int 或者 double類(lèi)型而報(bào)錯(cuò)。 (推演報(bào)錯(cuò)）
不強(qiáng)轉(zhuǎn)情況：顯示實(shí)例化，：在函數(shù)名后的<>中指定模板參數(shù)的實(shí)際類(lèi)型（我讓你怎么來(lái)你就怎么來(lái)?。?/p>
在函數(shù)名后加入了指定模板參數(shù)后，就會(huì)在實(shí)例化時(shí)，T直接是指定的類(lèi)型，這樣就會(huì)發(fā)生隱式類(lèi)型轉(zhuǎn)換。
注意：在模板中，編譯器一般不會(huì)進(jìn)行類(lèi)型轉(zhuǎn)換操作，因?yàn)橐坏┺D(zhuǎn)化出問(wèn)題，編譯器就需要背黑鍋 Add(a1, d1); 此時(shí)有兩種處理方式：1. 用戶(hù)自己來(lái)強(qiáng)制轉(zhuǎn)化 2. 使用顯式實(shí)例化
2.多參數(shù)類(lèi)型
template<typename T1,typename T2),T1，T2為不同類(lèi)型，當(dāng)然參數(shù)個(gè)數(shù)大于等于2
template<class t1,class t2>
t1 Add(const t1& left, const t2& right)
{
return left + right;
}
int main()
{
int a = 1, b = 2;
double m = 2.22, n = 3.33;
cout << Add(a, b) << endl;
cout << Add(m, n) << endl;
cout << Add(a, m) << endl;
cout << Add(n, b) << endl;
}
此時(shí)，當(dāng)Add（不同類(lèi)型時(shí)），就不會(huì)發(fā)生推演錯(cuò)誤，你是什么類(lèi)型就會(huì)推演成什么模板函數(shù)。
3.模板函數(shù)和自定義函數(shù)
當(dāng)模板函數(shù)和自己實(shí)現(xiàn)的函數(shù)是否可以同時(shí)存在時(shí)？
//專(zhuān)門(mén)處理int的加法函數(shù)
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
// 通用加法函數(shù)
template<class T>
T Add(T left, T right)
{
return left + right;
}
int main()
{
int a = 1, b = 2;
Add(a, b);
Add<int>(a, b);
return 0;
}當(dāng)自己寫(xiě)的函數(shù)和模板函數(shù)同時(shí)存在時(shí),二者不會(huì)沖突，在之前我們講過(guò)他們的函數(shù)名修飾規(guī)則是不同的。
同時(shí)存在，且調(diào)用時(shí)，首先會(huì)調(diào)用自己寫(xiě)的函數(shù)。因?yàn)槟０搴瘮?shù)相當(dāng)于一個(gè)半成品，他需要推演實(shí)例化才會(huì)生成具體的函數(shù)，所以當(dāng)然先使用自己實(shí)現(xiàn)的。
如果一定要使用模板函數(shù)的話，就需要顯示實(shí)例化：Add<int>(a,b);
這就叫泛型編程，與具體的類(lèi)型無(wú)關(guān)！
2.類(lèi)模板
類(lèi)模板與函數(shù)模板不同的是：類(lèi)模板統(tǒng)一顯式實(shí)例化，不需要推演，或者說(shuō)沒(méi)有推演的時(shí)機(jī)，而函數(shù)模板實(shí)參傳遞形參時(shí)，就會(huì)發(fā)生推演實(shí)例化。
格式：
template<typename T>
class Stack
{
public:
Stack(int capacity = 4)
{
_a = (T*)malloc(sizeof(T)*capacity);
if (_a == nullptr)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
_top = 0;
_capacity = capacity;
}
......
private:
T* _a;
int _top;
int _capacity;
};
int main()
{
// 顯示實(shí)例化
Stack<double> st1; // double
st1.Push(1.1);
Stack<int> st2; // int
st2.Push(1);
// s1,s2是同一個(gè)類(lèi)模板實(shí)例化出來(lái)的，但是模板參數(shù)不同，他們就是不同類(lèi)型
return 0;
}可能有人會(huì)問(wèn)：s1=s2; 會(huì)不會(huì)發(fā)生隱式類(lèi)型轉(zhuǎn)換呢？當(dāng)然不會(huì)，隱式類(lèi)型轉(zhuǎn)換只有在類(lèi)型相近才會(huì)發(fā)生。
接下來(lái)創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組類(lèi)模板：
namespace mj
{
template<class T>
class array
{
public:
inline T& operator[](size_t i) //這里引用做返回值的目的是除了減少拷貝構(gòu)造，還有可以修改返回值，直接可以修改數(shù)組里的值
{
assert(i < N); //嚴(yán)格控制越界訪問(wèn)的情況
return _a[i];
}
private:
T _a[N];
};
}
int main()
{
mj::array<int> a1;
for (size_t i = 0; i < N; ++i)
{
//相當(dāng)于: a1.operator[](i)= i;
a1[i] = i;
}
for (size_t i = 0; i < N; ++i)
{
// a1.operator[](i)
cout << a1[i] << " ";
}
cout << endl;
for (size_t i = 0; i < N; ++i)
{
a1[i]++;
}
for (size_t i = 0; i < N; ++i)
{
cout << a1[i] << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}我們可以發(fā)現(xiàn)，類(lèi)對(duì)象居然也可以使用數(shù)組那一套了？？當(dāng)然是取決于運(yùn)算符重載。
他與普通數(shù)組最大的區(qū)別是：
1. 普通數(shù)組對(duì)于數(shù)組越界的這種情況，只能隨機(jī)的抽查！而我們自己實(shí)現(xiàn)的類(lèi)模板可以嚴(yán)格的控制越界訪問(wèn)這種情況！別說(shuō)越界修改，越界訪問(wèn)都不行！
2.效率上因?yàn)閇]是運(yùn)算符重載，使用就會(huì)調(diào)用函數(shù)開(kāi)辟棧幀，但是若定義到類(lèi)中，并且加inline，就對(duì)于效率來(lái)說(shuō)，那真是完美！
3.模板不支持分離編譯
我們?cè)趯?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的時(shí)候，是不是會(huì)經(jīng)常去分幾個(gè)文件去實(shí)現(xiàn)不同模塊的功能？
（個(gè)人習(xí)慣）.h文件中，我們寫(xiě)聲明；.cpp文件中，我們寫(xiě)定義；test.cpp中，我們測(cè)試使用
但今天學(xué)習(xí)的模板就不能這么做了??！具體不能怎么做，我們上代碼：
如果這樣寫(xiě)的話，他就會(huì)報(bào)鏈接錯(cuò)誤（就是在使用時(shí)找不到定義）
我們知道，在預(yù)處理階段，就會(huì)將.h頭文件展開(kāi)，test.cpp中只有聲明，在調(diào)用函數(shù)時(shí)，就會(huì)去找他的地址（call stack（）），那么在編譯的時(shí)候，編譯器允許只有聲明沒(méi)有函數(shù)，相當(dāng)于你可以先給他一個(gè)承諾，兌不兌現(xiàn)后面再說(shuō)。
但在鏈接的時(shí)候，test.cpp中，卻不能找到它的地址，這是為什么？？這就是模板和其他的區(qū)別！
鏈接錯(cuò)誤原因：
.cpp中的定義，不是實(shí)例化模板，他只是一個(gè)模板，沒(méi)有任何實(shí)例化成任何類(lèi)型。所以你在使用類(lèi)模板的時(shí)候，壓根就找不到它的定義，當(dāng)然也找不到地址了，這不就鏈接錯(cuò)誤了嗎？
看上圖：stack<int> st; 顯示實(shí)例化，但是.h中只有聲明，test.cpp用的地方實(shí)例化了，但是定義的地方stack.cpp卻沒(méi)有實(shí)例化，只是一個(gè)模板。
用的地方在實(shí)例化，但是有聲明，沒(méi)有定義；
定義的地方?jīng)]有實(shí)例化。
解決方法：
那轉(zhuǎn)來(lái)轉(zhuǎn)去就是一個(gè)問(wèn)題：stack.cpp中定義沒(méi)有實(shí)例化?。?/p>
辦法一：
你沒(méi)有實(shí)例化，我給你補(bǔ)上：在定義后面加一個(gè)實(shí)例化
template<class T>
Stack<T>::Stack(int capacity = 4)
{
cout << "Stack(int capacity = )" << capacity << endl;
_a = (T*)malloc(sizeof(T)*capacity);
if (_a == nullptr)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
_top = 0;
_capacity = capacity;
template
class Stack<int>;但是就會(huì)有另一個(gè)問(wèn)題，我如果使用的時(shí)候，創(chuàng)建不同類(lèi)型，那模板實(shí)例化就要有不同類(lèi)型，那就要一直補(bǔ)實(shí)例化，總不肯用一個(gè)補(bǔ)一個(gè)吧。
方法二：
那就是模板的編譯不分離：（不要將定義和聲明一個(gè)到.cpp，一個(gè)到.h）
當(dāng)放在一個(gè)文件中時(shí)，在編譯時(shí)，.h 文件展開(kāi)后，定義和聲明都在test.cpp中，那直接就會(huì)完成模板實(shí)例化，就有了函數(shù)地址，不需要再去鏈接了。
鏈接：只有聲明沒(méi)有定義才會(huì)到處去找定義。
那有人就會(huì)問(wèn)，加inline可以嗎？
inline當(dāng)然不可以，加了inline后，直接不產(chǎn)生符號(hào)表，還存在什么地址嗎？
直接放類(lèi)中也不行，當(dāng)數(shù)據(jù)量大的時(shí)候，都擠到一推，代碼閱讀性很差，會(huì)傻傻搞不清！
到此這篇關(guān)于C++印刷模板使用方法詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++印刷模板內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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