首页 > 编程语言> 文章详细

C++提高编程（一）

2021-05-15 14:34:00 阅读：155 来源： 互联网

标签：函数 int 提高编程 C++ Person template void 模板

1. 模板

1.1 模板的概念

模板就是建立通用的模具，大大地提高复用性
特点：

模板不可以直接使用，它只是一个框架
模板的通用并不是万能的

1.2 函数模板

c++另一种编程思想称为泛型编程，主要利用的技术就是模板
c++提供两种模板机制：函数模板和类模板

1.2.1 函数模板语法

函数模板作用：建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体定制，用一个虚拟的类型来代表
语法：template <typename T> 函数声明或定义
解释：template — 声明创建模板 typename — 表明其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替 T — 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

//实现两个整型数交换
void swapInt(int &a , int &b)
{
	int temp =a;
	a = b;
	b = temp;
}

//交换两个浮点型数
void swapDouble(double &a, double &b)
{
	double temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

//函数模板
template<typename T>	//声明一个模板
void MySwap(T &a , T &b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

int main()
{
	int a= 10 , b = 20;
	//swapInt(a,b);
	double c = 10.1 , d = 12.3;
	//swapDouble(c,d);
	//利用函数模板交换
	//两种方式使用函数模板
	//1、自动类型推导
	MySwap(a , b);
	//2、显示指定类型
	MySwap<int>(a , b);		//指定T 是int类型
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;	
	system("pause");
	return 0;
}

1.2.2 函数模板注意事项

注意事项：

自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T，才可以使用
模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用

//函数模板
//声明一个模板
template<class T>	//typename可以替换为class
void MySwap(T &a , T &b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

//模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
template<class T>	//typename可以替换为class
void func()
{
	cout << "func 调用" << endl;
}

int main()
{
	int a = 10 , b = 20 ;
	char c = 'c';
	
	//自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T，才可以使用
	MySwap(a,b);	//正确
	MySwap(a , c);	//错误	

	func();	 //报错 
	func<int>();	//正确
	
	system("pause");
	return 0;
}

1.2.3 函数模板案例

描述：

利用函数模板封装一个排序的函数，可以对不同数据类型数组进行排序
排序规则从大到小，排序算法为选择排序
分别利用char数组和int数组进行测试

#include <iostream>
using namespace std;

//交换函数模板
template<typename T>
void mySwap(T &a , T &b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

//排序算法
template<class T>
void mySort(T arr[] , int len)
{
	for(int i = 0; i < len; i++)
	{
		int max = i;
		for(int j = i+1; j < len; j++)
		{
			if(arr[max] < arr[j])
			{
				max = j;
			}
		}
		if(max != i)
		{
			//交换max和i元素
			mySwap(arr[max] , arr[i]);
		}
	}
}

//提供打印数组
template<class T>
void printArray(T arr[] , int len)
{
	for(int i = 0;i < len; i++)
	{
		cout << arr[i] <<" ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	char charArr[] = "badcfe";
	int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);
	mySort(charArr , num);
	printArray(charArr , num);
}

void test02()
{
	int intArray[] = { 1,6,3,2,8,9,10,11,99,44,55 };
	int num = sizeof(intArray) / sizeof(int);
	mySort(intArray, num);
	printArray(intArray, num);

}

int main()
{
	test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

1.2.4 普通函数与函数模板的区别

普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）
函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换

//1、普通函数调用可以发生隐式类型转换
//2、函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
//3、如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换

int myAdd01(int a , int b)
{
	return a+b;
}

template<class T>
T myAdd02(T a , T b)
{
	return a+b;
}

void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	char c = 'c';	//a - 97     c - 99
	cout << myAdd01(a,b) <<endl;
	cout << myAdd01(a,c) <<endl;	//发生了隐式类型转换

	//自动类型推导
	cout << myAdd02(a , b) << endl;
	cout << myAdd02(a , c) << endl;	//报错

	//显示指定类型
	cout << myAdd02<int>(a, c) << endl; 	//发生隐式类型转换
}
int main()
{
	test01();
	
	system("pause");
	return 0;
}

1.2.5 普通函数与函数模板的调用规则

如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
函数模板也可以发生重载
如果函数模板可以更好的匹配，优先调用函数模板

void myPrint(int a, int b)
{
	cout << "调用的普通函数" << endl;
}

template<class T>
void myPrint(T a, T b)
{
	cout << "调用的函数模板" << endl;
}

template<class T>
void myPrint(T a, T b, T c)
{
	cout << "调用的函数模板的重载" << endl;
}

void test01()
{
	int a = 10 , b = 20;
	myPrint(a, b);	//调用的普通函数

	//通过空模板参数列表来强制调用函数模板
	myPrint<>(a, b);	// 调用的函数模板
	
	myPrint(a, b, 100);	//调用的函数模板的重载

	//如果函数模板可以更好的匹配，优先调用函数模板
	char c1 = 'a';
	char c2 = 'b';
	myPrint(c1, c2);	//两个都可以，但函数模板可以更改好的匹配
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：既然提供了函数模板，最后不要提供普通函数，否则容易出现二义性

1.2.6 模板的局限性

模板的通用性并不是万能的

template<class T>
void f(T a, T b)
{
	a = b;
}

在上述代码提供的赋值操作，如果传入的a，b是一个数组，就无法实现了

template<class T>
void f(T a, T b)
{
	if(a = b){......}
}

在上述代码中，如果T的数据类型传入的是像person这样的自定义数据类型，也无法正常运行

因此c++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化模板
解决办法：
运算符重载
利用具体化Person的版本实现代码，具体化会优先调用

class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	
	string m_Name;
	int m_Age;
};

template<class T>
bool myCompare(T &a, T &b)
{
	if(a == b) return true;
	else return false;
}

//利用具体化Person的版本实现代码，具体化会优先调用
template<> bool myCompare(Person &p1, Person &p2)	//前面加template<>告诉编译器是，模板具体化
{
	if(p1.m_Name == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age)
	{
		return true;
	}
	else return false;
}

void test01()
{
	int a = 10, b = 20;
	bool res = myCompare(a, b);
	if(res)
	{
		cout << "a == b" << endl;
	}
	else cout << "a != b" << endl;
}
/*
void test02()
{
	Person p1("Tom", 10);
	Person p2("Tom", 10);
	
	bool res = myCompare(p1, p2);	//运行报错
	if(res)	
	{
		cout << "p1 == p2" << endl;
	}
	else cout << "p1 != p2" << endl;	
}
*/
int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：

利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化
学习模板并不是为了写模板，而是在STL能够运用系统提供的模板

1.3 类模板

1.3.1 类模板语法

作用：建立一个通用类，类中的成员数据类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表
语法：template<typename T> 类

template<class NameType , class AgeType>
class Person
{
public:
	Person(NameType name , AgeType age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	
	void showPerson()
	{
		cout<<"name:"<<this->m_Name <<" age:"<<this->m_Age <<endl;
	}
	
	NameType  m_Name;
	AgeType  m_Age;
};

void test01()
{
	Person<string,int> p1("猪八戒", 200);
	p1.showPerson();
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

1.3.2 类模板与函数模板区别

区别：

类模板没有自动类型推导的使用方式
类模板在模板参数列表中可以有默认参数

//template<class NameType , class AgeType>
template<class NameType , class AgeType = int>	//类模板在模板参数列表中可以有默认参数
class Person
{
public:
	Person(NameType name , AgeType age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	void showPerson()
	{
		cout<<"name:"<<this->m_Name <<" age:"<<this->m_Age <<endl;
	}

	NameType m_Name;
	AgeType  m_Age;
};

//1、类模板没有自动类型推导使用方式
//2、类模板在模板参数列表中可以有默认参数
/*
void test01()
{
	//Person p("孙悟空", 200);	//报错，无法用自动类型推导
	Person<string, int> p("孙悟空", 200);	//只能用显示指定类型
	p.showPerson();
}
*/

void test02()
{
	Person<string> p("猪八戒", 100);
	p.showPerson();
}

int main()
{
	test01();
	
	system("pause");
	return 0;
}

1.3.3 类模板中成员函数创建时机

普通类中的成员函数一开始就可以创建
类模板中的成员函数在调用时才创建

class Person1
{
public:
	void showPerson1()
	{
		cout << "Person1 show" << endl;
	}
};

class Person2
{
public:
	void showPerson2()
	{
		cout << "Person2 show" << endl;
	}
};

template<class T>
class MyClass
{
public:
	T obj;

	//类模板中的成员函数
	void func1()
	{
		obj.showPerosn1();	
		//生成代码不会报错，因为没有调用所以不会去创建
	}
	void func2()
	{
		obj.showPerson2();
	}
};

void test01()
{
	MyClass<Person1>m;
	m.func1();
	MyClass<Person2>n;
	n.func2();
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

1.3.4 类模板对象做函数参数

指定传入的类型— 直接显示对象的数据类型
参数模板化 — 将对象中的参数变为模板进行传递
整个类模板化 — 将这个对象类型模板化进行传递

template<class NameType , class AgeType>
class Person
{
public:
	Person(NameType name , AgeType age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	void showPerson()
	{
		cout << "姓名：" << this->m_Name << "\t年龄：" << this->m_Age << endl;
	}
	
	NameType m_Name;
	AgeType m_Age;
};
//1、指定传入参数(最常用的)
void printPerson1(Person<string,int>&p)
{
	p.showPerson();
}
void test01()
{
	Person<string,int> p("孙悟空",200);
	printPerson1(p);
}

//2、参数模板化
template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>&p)
{
	p.showPerson();
	cout << "T1的类型为： " << typeid(T1).name()<< endl;
	cout << "T2的类型为： " << typeid(T2).name()<< endl;
}
void test02()
{
	Person<string,int> p("猪八戒",200);
	printPerson2(p);
}

//3、整个类模板化
template<class T>
void printPerson3(T &p)
{
	p.showPerson();
	cout << "T的类型为： " << typeid(T).name()<< endl;
}
void test03()
{
	Person<string,int> p("唐僧",30);
	printPerson3(p);
}


int main()
{
	test01();
	test02();
	test03();
	system("pause");
	return 0;
}

1.3.5 类模板与继承

当类模板碰到继承时，需要注意以下几点：

当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，要指定出父类中T的类型
如果不指定，编译器无法给子类分配内存
如果想灵活指出父类中T的类型，子类也需变为类模板

#include<iostream>
#include <string>

using namespace std;

template<class T>
class Base
{
public:
	T m;

};

/*
class Son :public Base		//错误，必须要知道父类中的T类型，才能继承给子类
{
};
*/

class Son :public Base<int>
{
};

//如果想灵活指出父类中T的类型，子类也需变为类模板
template<class T1, class T2>
class Son2 :public Base<T2>
{
public:
	Son2()
	{
		cout << "T1的类型为：" << typeid(T1).name() << endl;
		cout << "T2的类型为：" << typeid(T2).name() << endl;
	}

	T1 obj;
};


void test01()
{
	Son s1;
}

void test02()
{
	Son2<int, char>S2;
}

int main()
{
	//test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：如果父类是类模板，子类需要指定出父类中T的数据类型

1.3.6 类模板成员函数类外实现

template<class T1 , class T2>
class Person
{
public:
	Person(T1 name, T2 age);
	//{
	//	this->m_Age = age;
	//	this->m_Name = name;
	//}

	void showPerson();
	//{
	//	cout << "姓名：" << this->m_Name << endl;
	//	cout << "年龄：" << this->m_Age << endl;
	//}

	T1 m_Name;
	T2 m_Age;
};

//构造函数的类外实现
template<class T1 , class T2> 
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
{
	this->m_Name = name;
	this->m_Age = age;
}

//成员函数的类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson()
{
		cout << "姓名：" << this->m_Name << endl;
		cout << "年龄：" << this->m_Age << endl;
}

void test01()
{
	Person<string, int> P("张三", 29);
	P.showPerson();
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

注意：类模板中成员函数类外实现时，需要加上模板的参数列表

1.3.7 类模板分文件编写

问题：类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致份文件编写时链接不到
解决方法1：直接包含 .cpp源文件
解决方法2：将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为.hpp，hpp是约定的名称，并不是强制

//person.hpp
#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

template<class T1, class T2>
class Person
{
public:
	Person(T1 name, T2 age);

	void showPerson();

	T1 m_Name;
	T2 m_Age;
};

template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
{
	this->m_Name = name;
	this->m_Age = age;
}

template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson()
{
	cout << "姓名：" << this->m_Name << endl;
	cout << "年龄：" << this->m_Age << endl;
}

//main.cpp
//第一种解决办法，直接包含 源文件
//#include "person.cpp"
//第二种办法，将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为.hpp
#include "person.hpp"

 void test01()
 {
	 Person<string, int> P("张三", 29);
	 P.showPerson();
 }

 int main()
 {
	 test01();
	 system("pause");
	 return 0;
 }

1.3.8 模板类与友元

全局函数类内实现 - 直接在类内声明友元即可
全局函数类外实现 - 需要提前让编译器知道全局函数的存在

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;
//通过全局函数，打印Person信息


//提前让编译器知道Person类的存在
template<class T1, class T2>
class Person;
//全局函数类外实现
template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>p)
{
cout << "姓名：" << p.m_Name << "年龄：" << p.m_Age << endl;
}



template<class T1 , class T2>
class Person
{
	//全局函数类内实现
	friend void printPerson(Person<T1 , T2> p)
	{
		cout << "姓名：" << p.m_Name << "年龄：" << p.m_Age << endl;
	}

	//全局函数 类外实现
	//加空模板参数列
	//如果全局函数是类外实现，需要让编译器提前知道这个函数的存在，把类外实现放在最前面，
	friend void printPerson2<>(Person<T1, T2>p);


public:
	Person(T1 name , T2 age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

private:
	T1 m_Name;
	T2 m_Age;
};


 void test01()
 {
	 Person<string, int> P("张三", 29);
	 printPerson(P);
 }

 void test02()
 {
	 Person<string, int> P("李四", 29);
	 printPerson2(P);
 }


 int main()
 {
	 test01();
	 test02();
	 system("pause");
	 return 0;
 }

1.3.9 类模板案例

案例描述：
在这里插入图片描述

#include <iostream>
#include <string>
#include "MyArray.hpp"
using namespace std;

void test01()
{
	MyArray<int> arr1(5);

	for (int i = 0;i<5;i++)
	{
		arr1.Push_Back(i);
	}

	cout << "arr1的打印输出为：" << endl;
	arr1.printArray();

	cout << arr1[2] << endl;
	cout << arr1.getCapacity() << endl;
	cout << arr1.getSize() << endl;
	arr1.Pop_Back();
	arr1.printArray();
	cout << arr1.getCapacity() << endl;
	cout << arr1.getSize() << endl;
}

class Person
{
public:
	Person() {};
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	string m_Name;
	int m_Age;

};

void printPersonArray(MyArray<Person>& arr)
{
	for (int i = 0;i < arr.getSize();i++)
	{
		cout << "姓名：" << arr[i].m_Name << "\t年龄：" << arr[i].m_Age << endl;
	}
}

void test02()
{
	MyArray<Person>	arr(10);
	Person p1("张三",20);
	Person p2("李四", 30);
	Person p3("王五", 25);
	Person p4("赵六", 26);
	Person p5("钱七", 27);

	arr.Push_Back(p1);
	arr.Push_Back(p2);
	arr.Push_Back(p3);
	arr.Push_Back(p4);
	arr.Push_Back(p5);
	printPersonArray(arr);
	cout << arr.getCapacity() << endl;
	cout << arr.getSize() << endl;

	arr.Pop_Back();
	printPersonArray(arr);
	cout << arr.getCapacity() << endl;
	cout << arr.getSize() << endl;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	//test01();
	test02();

	system("pause");
	return 0;
}

#pragma once
#include <iostream>

using namespace std;

template<class T>
class MyArray
{
public:

	MyArray(int capacity)
	{
		//cout << "myarray的有参构造调用" << endl;
		this->m_Capacity = capacity;
		this->m_Size = 0;
		this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
	}

	//拷贝构造
	MyArray(const MyArray& arr)
	{
		//cout << "myarray的拷贝构造调用" << endl;
		this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
		this->m_Size = arr.m_Size;
		//深拷贝
		this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];

		//将arr中数据拷贝过来
		for (int i=0;i<this->m_Size;i++)
		{
			this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
		}
	}

	//operator=防止浅拷贝的问题
	MyArray& operator=(const MyArray& arr)
	{
		//cout << "myarray的operator= 调用" << endl;
		//先判断原来堆区是否有数据，若有先释放
		if (this->pAddress != NULL)
		{
			delete[] this->pAddress;
			this->pAddress = NULL;
			this->m_Capacity = 0;
			this->m_Size = 0;
		}
		this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
		this->m_Size = arr.m_Size;
		this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];
		for (int i = 0; i < this->m_Size; i++)
		{
			this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
		}
		return *this;
	}

	//尾插法
	void Push_Back(const T & val)
	{
		if (this->m_Capacity == this->m_Size)
		{
			cout << "数组已满"<< endl;
			return;
		}
		this->pAddress[this->m_Size] = val;
		this->m_Size++;
	}

	//尾删法
	void Pop_Back()
	{
		//让用户访问不到最后一个元素
		if (this->m_Size == 0)
		{
			cout << "数组为空" << endl;
			return;
		}
		this->m_Size--;
	}

	//通过下标访问		arr[10] = 100;
	T& operator[](int index)
	{
		return this->pAddress[index];
	}

	//返回数组容量
	int getCapacity()
	{
		return this->m_Capacity;
	}
	//返回数组大小
	int getSize()
	{
		return this->m_Size;
	}

	//打印输出
	void printArray()
	{
		for (int i = 0;i< this->m_Size;i++)
		{
			cout << "第"<<i<< "个元素为"<<this->pAddress[i]<<endl;
		}
	}

	~MyArray()
	{

		if (this->pAddress != NULL)
		{
			//cout << "myarray的析构函数调用" << endl;
			delete[] this->pAddress;
			this->pAddress = NULL;
		}
	}

private:

	T* pAddress;	//只想堆区开辟的真实数值

	int m_Capacity;	//数组容量

	int m_Size;		//数组大小

};

标签：函数,int,提高,编程,C++,Person,template,void,模板
来源： https://blog.csdn.net/qq_34963430/article/details/116199559

本站声明： 1. iCode9 技术分享网（下文简称本站）提供的所有内容，仅供技术学习、探讨和分享；
2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
3. 关于本站的所有言论和文字，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
4. 本站文章均是网友提供，不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属；如您发现该文章侵犯了您的权益，可联系我们第一时间进行删除；
5. 本站为非盈利性的个人网站，所有内容不会用来进行牟利，也不会利用任何形式的广告来间接获益，纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。

ICode9