20 模板

 模板的定义

模板只是一个框架，不能直接使用，模板的通用性不是万能的，

使用模板可以方便我们快速设计某一类的问题

函数的模板

c++的一种设计思想就是泛型变成，其核心就是模板，c++提供了函数模板和类模板

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如上，使用template<typename T>来表示，我告诉编译器要写模板了，其中，typename可以用class替换（不过一般class常用作类模板，typename用作函数模板，但是都是可以互换的），如果你紧跟着函数，那么就是一个函数的模板

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我们很简单就会写一个交换值的函数，如果我们要替换其他值就要写别的方法，这样就十分重复，函数体基本差不多，就是类型不一样，

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如上，我们给函数加上模板，这里我们不能用swap的原因是std下默认有了swap函数，我们就不要再使用了，会冲突。这里等于是默认上编译器去识别typename为int和double，当然我们也可以调用时指定类型，让编译器明确

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如上，当然我们传入的类型要和指定的对应上。

函数模板的注意事项

1自动类型的推导必须一致

2模板必须确定了类型才能使用

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如上，我们上面就是没有指定类型，结果编译器也无法判断你是要给什么类型使用而报错

函数模板的案例

编写方法，实现将char，int都能选择排序的方法，且从大到小排序。

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如上，我们多次使用模板，将函数进行调研，这里不能讲len获取使用到函数中。

普通函数和模板函数使用的区别

普通函数调用时可以自动发生隐式转换

模板函数使用编译器自动推导类型时，不会使用隐式转换，如果指定类型可以发生隐式转换

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如上，我们定义了个int数字相加的方法，我们传入了char字符，也能输出结果，是因为将‘a’转换成int的ascii码值，这就是普通函数的隐式转换

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如上，当我们使用了函数模板，就会发现模板是不会将其转换，而是自动判别为2个不同的类型

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如上，如果我们指定了类型，就会实现强转的效果

普通函数和函数模板的调用规则

如果普通函数和模板函数都可以实现，优先使用普通函数

可以使用空模板参数（不是函数参数列表）列表的模板来强制调用模板

函数模板也可以发生重载

如果函数模板可以更好的匹配，优先使用模板

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针对第一项，我们写了2个同名函数，其中一个被模板修饰，我们运行发现是调用的普通函数。

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如上，我们尝试将普通函数的变成声明，编译没有报错，但是运行报错了，提示无法解析外部命令，他没有像我们想象的去调用模板函数，如果我们想使用模板函数，就要调用时加上空模板参数列表

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如上，就是加上调用时类型不指定<>，里面不声明任何类型，可变成模板函数的调用

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如上，我们使用同一个函数名，函数模板的参数列表不一样，也是重载

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如上，我们如果给参数都传入字符型，则可看到调用的是模板，因为没有必要转换，使用模板匹配更方便

模板的局限性

通用性模板的不是万能的，比如我们比较大小，可以使用模板比较int,double，字符串等等，但是自定义类型比如Persion就不那么方便了。

我们这是就可以使用

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如上，我们简单比较数字可以。

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如上，如果我们尝试传入自定义的Person就因为我们没有定义其==方法而运行故障，当然我们就不使用运算符重载了，这里可以使用模板的重载

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如上，我们需要将模板设定为使用引用 ，然后这里使用的指定具体类型的模板重载，将函数返回类型前加template<>，然后里面的参数类型就可以传入Person指定类型了，然后就调用到了我们后定义的模板

类模板

类模板定义

类模板和函数模板一样，就是在类前面加上模板，然后模板类型指代特定的成员类型

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如上，其实也没什么说的，就是指定了不同的类型，然后拿去使用就行了，注意的是这里实例化时要给模板指定类型，并不能自动识别类型。

类模板和模板函数的区别

如上张图，1模板并不能自动识别我们的类型，而是需要我们显示指定类型

2 类模板可以指定默认参数

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如上，我们设置了Agetype可以默认是int，则实例对象时可以只传入string类型给模板

类模板函数创建时机

普通成员函数一开始就可以创建，而类模板函数是调用时才创建

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如上，比如我们定义了2个类，仅仅方法名不一样，然后我们做一个测试类，然后定义2个方法去调用，显然目前我们定义的类是不可能同时有2个方法都有的，但是编译没有报错，就是因为模板T类类并不知道我要传入什么，所以函数并没有生成，而是我们指定后才能生成，当然我们运行test就会报错，因为实际传入的类并没有2个方法。

类模板对象作为函数参数

一共三种方式

方式1 将参数类型的模板类对象传给方法

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如上，如果我们test方法参数不给指定模板参数类型会报错，这里我们还是使用引用

方式2 参数模板化

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如上，我们将方法修改，将参数不写明确类型，用t1,t2替代，但是需要在方法上使用模板，变成模板函数，这样就可以识别对象了

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这里再告诉一个typeid方法，将类传入，可以获得对象然后使用name（）方法获得对象名，如上，t1就是string，t2是int

方式3 将整个类作为模板指定类型传入

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如上，我们就是把Person对象都给传入了，也可以实现调用，这个没啥说的。

类与模板的继承

当类继承遇到类模板时需要注意以下几点：

1当类继承的父类是一个类模板时，子类继承时需要指定父类的类型

2 如果不指定，无法编译器无法给子类分配内存

3 如果想灵活的指定类型，子类也必须变成类模板

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如上，我们Base类是一个类模板，然后使用Son去继承他，可以看到提示Base是缺少参数列表的，这是因为Son类目前没法分配空间，虽然想象中时是继承T m,但是这个类型的内存空间不确定，所以就必须继承时指定类型

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如上，就是在父类后面加上<int>上面是给指定了整型，然后就没有报错了。

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如上，我们可以看到指定类型后是可以实例化的。接下来我们看动态指定类型，此时类必须使用类模板

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如上，我们还是用原来的Base类，这里我们声明一个模板类，这里，我们使用模板，就可以实例时再传入类型，这里可以看到2个类型t1,t2，t1是给父类继承指定类型使用的，t2是给自身属性类型使用的

类模板成员函数类外实现

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再拿模板类来说下最简单的Person的问题，如上是简单的类内定义方法。

下面把方法注释，先把构造方法给注释，只有声明，类外定义

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如上，如果我们单纯的把类方法考过来不行，因为方法不认识T1,T2，就需要我们加上模板，但是上面的还会报错，就是因为我们没有给Person加上类型

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如上，我们就成功实现了类模板构造方法的类外实现，下面我们类外实现show方法

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你也许会认为方法和模板没有关系，事实上，就是需要指定类型而且还要加template声明

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如上，我们还是要使用模板在方法前面，然后Person后面要加上对应传入的类型。

类模板分文件编写

类模板分文件编写有时候会因为使用模板编译，调用时链接不到报错。有两种处理方法，一种是导入cpp文件，一种是cpp和h文件合为hpp文件。

我们为什么类模板要分文件编写呢，就是因为当我们定义的类多起来以后，都在一个cpp里就显得比较乱，就会一个类定义一个h文件，把类外实现定义到cpp文件中，最后调用cpp作为引用

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如上，我们将Person的基本模板定义添加到Person.h中，这里添加使用vs的项目添加项，里面带的#pragma once表示不重复导入

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我们将类外实现的模板含数，这里包括之前的构造方法和show方法都导入到Person.cpp里。

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我们在原来的demo.cpp里使用main方法，注意，然后运行，会发现出现如上的错误，提示2个外部命令无法解析，这是因为我们的h文件只传入了Person的模板定义，而构造和show方法因为没有指定类型，Person.cpp里的内容没有关联到h文件中，所以实例化和show方法调用都提示无法解析。

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 如上，如果我们将cpp导入则关联正确，因为cpp文件是导入了头文件的，同时实现了方法，让编译器在调用时知道找哪里。

接下来我们将h文件和cpp合并，其实本质是一样的，也能实现

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类模板函数与友元

我们知道模板函数的类外实现，我们也知道友元，如果属性设置的是private就需要friend修饰来使其能访问成员属性，

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我们如上，定义了个全局函数，注意因为是全局函数，所以想让识别属性，必须使用template模板，但是就是这样我们也报错了，首先，我们需要解决函数问题，因为我们类内使用的是普通函数，虽然参数里有模板，但是全局函数是个模板函数，我们就不能在类内简单声明，这相当于类内friend是个普通函数，如果想让其匹配外部的全局函数，需要加上<>

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我们给声明友元的地方加上<>，可以看到运行报了更多奇怪的错误，别慌，其实这个是因为你方法是在类里声明，而函数定义在类后边，需要把方法移动到类前面，当然，因为方法里又用到了Person类对象，需要我们在方法前写上类的声明，当然还是要加上模板，这就是编译器脑残之处，一级一级告诉他我定义了什么后面有，他才会去找

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类模板案例

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今天我们来自定义数组，数组要求可以存储指定类型，数据存储到堆区，构造方法可以传入数组的容量，提供对应得拷贝构造方法及operator=防止浅拷贝的问题，提供尾插和尾删实现数据增删，使用下标获取数组中对应得元素，获取数组元素个数和数组的容量

先来写模板类吧

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首选我们只需要指定一个不确定类T，然后这里给数组定义3个属性，容量cap，大小size，T类型指针p，然后构造使用容量传入，就同时开辟堆区空间，析构当然是把堆区空间释放，为了防止野指针，将其职位NULL，记住删除数组要加[]，然后还定义了拷贝构造方法，因为拷贝要深拷贝防止浅拷贝问题，我们就将p开辟新的空间，同时将元素覆盖。

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接下来说说删除和插入，对于插入就是维护size位置的对象插入，对于删除，我们逻辑删除即可，使用size--,可以对越界做判断

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对于索引取对象，这里使用，重载运算符[]因为返回的是T类型对象，我们使用index调用，对于=可以使其使用=赋值初始化，如果非空就清空内容，将其深拷贝复制，同时为了能继续=调用，返回自身。

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最后一个show方法，用于显示数组

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然后在test1里测试下，看来是可行的，我们就还差自定义数据类型

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对于Person对象，我们定义有参和默认构造，注意，这里默认参数构造必须要有，否则报错，我们重载<<将对象进行输出。

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如上，我们对自定义类也做一个测试，证明是可用的