泛型编程

　　顾名思义泛型编程就是使用“泛型”的思想去写代码，这里的“泛型”指的是将数据类型作为参数传递（类型参数化）；换言之 泛型编程是一种不考虑具体数据类型的编程方式，其典型代表就是STL（Standard Template Library 标准模板库）。

　　1. 如果将泛型编程的思想应用于函数中，就产生了函数模板（通用函数）；

　　2. 同理，将泛型编程的思想应用于类中，就会产生类模板（通用类）；

　　接下来就分别介绍这两种技术：函数模板、类模板。

函数模板（Function Template）

1、函数模板的来源

　　为了更加深刻的理解函数模板，我们可以用一个例子说明情况。比如，现在要交换两个变量的值，怎么做？就目前来看有2种方法，分别是 使用宏代码块 和 使用函数定义（函数重载）；　

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 #define SWAP(t, a, b)    \
 7 do                       \
 8 {                        \
 9     t c = a;             \
10     a = b;               \
11     b = c;               \
12 }while(0)
13 
14 int main()
15 {
16     int a = 10;
17     int b = 11;
18     
19     SWAP(int, a, b);
20     
21     cout << "a = " << a << endl;
22     cout << "b = " << b << endl;
23     
24     double m = 12;
25     double n = 13;
26     
27     SWAP(double, m, n);
28     
29     cout << "m = " << m << endl;
30     cout << "n = " << n << endl;
31     
32     string s1 = "c++";
33     string s2 = "python";
34     
35     SWAP(string, s1, s2);
36     
37     cout << "s1 = " << s1 << endl;
38     cout << "s2 = " << s2 << endl;
39     
40     return 0;
41 
42 }
43 /**
44 * a = 11
45 * b = 10
46 * m = 13
47 * n = 12
48 * s1 = python
49 * s2 = c++
50 */

方法1：使用宏代码块

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 void Swap(int& a, int& b)
 7 {
 8     int c = a;
 9     a = b;
10     b = c;
11 }
12 
13 void Swap(double& a, double& b)
14 {
15     double c = a;
16     a = b;
17     b = c;
18 }
19 
20 void Swap(string& a, string& b)
21 {
22     string c = a;
23     a = b;
24     b = c;
25 }
26 
27 
28 int main()
29 {
30     int a = 10;
31     int b = 11;
32     
33     Swap(a, b);
34     
35     cout << "a = " << a << endl;
36     cout << "b = " << b << endl;
37     
38     double m = 12;
39     double n = 13;
40     
41     Swap(m, n);
42     
43     cout << "m = " << m << endl;
44     cout << "n = " << n << endl;
45     
46     string s1 = "c++";
47     string s2 = "python";
48     
49     Swap(s1, s2);
50     
51     cout << "s1 = " << s1 << endl;
52     cout << "s2 = " << s2 << endl;
53     
54     return 0;
55 
56 }
57 /**
58 * a = 11
59 * b = 10
60 * m = 13
61 * n = 12
62 * s1 = python
63 * s2 = c++
64 */

方法2：使用函数定义

　通过案列可知，这2种方法都可以实现功能，但是它们各自都有缺点。

　　　　定义宏代码块

　　　　　　优点：代码复用，适合所有的类型；

　　　　　　缺点：缺少类型检查；

　　　　定义函数

　　　　　　优点：真正的函数调用，有类型检查；

　　　　　　缺点：根据类型重复定义函数，无法代码复用；

　　那么，有没有一种方法可以同时拥有上述2种方法的优点（1. 代码复用，适合所有类型； 2. 类型检查）呢？--- 当然有了，那就是 函数模板。

2、函数模板的定义

　　所谓函数模板，实际上是建立一个通用函数，它所用到的数据类型（包括返回值类型、形参类型、局部变量类型）可以不具体指定，而是用一个虚拟的类型来代替（实际上是用一个标识符来占位）；当发生函数调用时再根据传入的实参来自动推导出真正的数据类型。

　　在函数模板中，数据的值和类型都被参数化了，发生函数调用时编译器会根据传入的实参来推演形参的值和类型。换个角度说，函数模板除了支持值的参数化，还支持类型的参数化。

　　只要定义了函数模板，就可以将类型参数用于函数定义和函数声明了。

3、函数模板的特点

　　1. 在函数定义时可以不指明具体的数据类型；--- 函数定义

　　2. 一种特殊的函数，可用不同的类型进行调用；--- 函数调用

　　3. 看起来与普通函数很相似，区别是类型被参数化（当发生函数调用时，数据的类型可以通过参数来传递，编译器根据传入的实参自动推断数据类型）。--- 参数传递

4、函数模板的语法规则

　　template <typename T>

　　template <typename T, typename T1, typename T2, ...>　　多参数的函数模板， T 第一个类型参数，T1 是第二个类型参数...

　　template 关键字用于声明开始进行泛型编程；

　　typename 关键字用于声明泛指类型；

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 template < typename T >
 7 void Swap(T& a, T& b)
 8 {
 9     T c = a;
10     a = b;
11     b = c;
12 }
13 
14 template < typename T >
15 void Sort(T a[], int len)
16 {
17     for(int i=0; i<len-1; i++)
18     {
19         for(int j=i+1; j<len; j++)
20         {
21             if( a[i] > a[j] )
22             {
23                 Swap(a[i], a[j]);
24             }
25         }
26     }
27 }
28 
29 template < typename T >
30 void Print(T a[], int len)
31 {
32     for(int i=0; i<len; i++)
33     {
34         cout << a[i] << ", ";
35     }
36 
37     cout << endl;
38 }
39 
40 int main()
41 {
42     int a[5] = {5, 3, 2, 4, 1};
43 
44     cout << "排序前：";
45     Print(a, 5);
46     Sort(a, 5);
47     cout << "排序后：";
48     Print(a, 5);
49 
50     string s[5] = {"Java", "C++", "Python", "Html", "Matlab"};
51 
52     cout << "排序前：";
53     Print(s, 5);
54     Sort(s, 5);
55     cout << "排序后：";
56     Print(s, 5);
57 
58     return 0;
59 }
60 /**
61  * 排序前：5, 3, 2, 4, 1, 
62  * 排序后：1, 2, 3, 4, 5, 
63  * 排序前：Java, C++, Python, Html, Matlab, 
64  * 排序后：C++, Html, Java, Matlab, Python,
65 */

基于函数模板的选择排序算法实现

5、函数模板的调用方式

　　！！！发生函数调用时，函数模板会根据实参对参数类型进行推导，但无法自动推导返回值类型；

　　！！！函数模板本身不允许隐式类型转换

　　1. 自动推导调用方式（实参类型与泛指类型必须严格匹配，不能进行隐式类型转换）；

　　2. 具体类型显示调用（显示的指定数据类型，可以进行隐式类型转换）；

　　3. 自动推导 + 显示调用二者结合（在多参数的函数模板中使用）；

 1 template <typename T>
 2 void Swap(T& a, T& b)
 3 {
 4       T c = a;
 5       a = b;
 6       b = c;
 7 }
 8 
 9 // 测试 1 
10 int a = 1；
11 int b = 2;
12 Swap(a, b);         // 自动推导调用方式
13 Swap<int>(a, b);    // 具体类型显示调用
14 
15 // 测试 2
16 int a = 3；
17 float b = 4.5;
18 Swap(a, b);        // error，a, b 数据类型不一致，若此时进行函数调用，会产生二义性（如 void Swap(int a, int b); void Swap(float a, float b); ）
19 Swap<float>(a, b); // 若指定了数据类型为 float，即 T = float，在函数调用过程中（void Swap(float a, float b); ），a 进行了隐式类型转换

6、多参数的函数模板

　　可以从左向右部分指定类型参数，工程中将返回值类型作为第一个类型参数（这样方便进行自动推导）；　

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 template 
 7 < typename T1, typename T2, typename T3 >
 8 T1 Add(T2 a, T3 b)
 9 {
10     return static_cast<T1>(a + b);
11 }
12 
13 int main()
14 {
15     // T1 = int, T2 = double, T3 = double
16     int r1 = Add<int>(0.5, 0.8);
17 
18     // T1 = double, T2 = float, T3 = double
19     double r2 = Add<double, float>(0.5, 0.8);
20 
21     // T1 = float, T2 = float, T3 = float
22     float r3 = Add<float, float, float>(0.5, 0.8);
23 
24     cout << "r1 = " << r1 << endl;     // r1 = 1
25     cout << "r2 = " << r2 << endl;     // r2 = 1.3
26     cout << "r3 = " << r3 << endl;     // r3 = 1.3
27     
28     return 0;
29 }

多参数的函数模板

7、函数模板与函数重载

　　调用规则：

　　1. 函数模板可以像普通函数一样被重载；

　　2. C++编译器优先考虑普通函数；

　　3. 如果函数模板可以产生一个更好的匹配，那么选择模板；

　　4. 可以通过 空模板实参列表 的语法限定编译器只通过模板匹配。// func<>(a,b)；

　　！！！函数模板本身不允许隐式类型转换；

　　！！！函数模板支持完全特化（在类模板中介绍）

　　！！！在重载函数模板时，优先选择函数模板特化，其次才是函数重载。

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 
 7 template < typename T >
 8 T Max(T a, T b)
 9 {
10     cout << "T Max(T a, T b)" << endl;
11     
12     return a > b ? a : b;
13 }
14 
15 int Max(int a, int b)
16 {
17     cout << "int Max(int a, int b)" << endl;
18     
19     return a > b ? a : b;
20 }
21 
22 template < typename T >
23 T Max(T a, T b, T c)
24 {
25     cout << "T Max(T a, T b, T c)" << endl;
26     
27     return Max(Max(a, b), c);
28 }
29 
30 int main()
31 {
32     cout << Max(1, 2) << endl;          // 普通函数 Max(int, int)
33     cout << Max<>(1, 2) << endl;        // 函数模板 Max<int>(int, int)
34     cout << Max(3.0, 4) << endl;        // 普通函数 Max(int, int)
35     cout << Max(3.0, 4.0) << endl;      // 函数模板 Max<double>(double, double)
36     cout << Max(5.0, 6.0, 7.0) << endl; // 函数模板 Max<double>(double, double, double)
37     
38     return 0;
39 }
40 /**
41  * int Max(int a, int b)
42  * 2
43  * T Max(T a, T b)
44  * 2
45  * int Max(int a, int b)
46  * 4
47  * T Max(T a, T b)
48  * 4
49  * T Max(T a, T b, T c)
50  * T Max(T a, T b)
51  * T Max(T a, T b)
52  * 7
53 */

函数模板与函数重载

8、函数模板的实现机制

　 1. 编译器从函数模板通过具体类型产生不同的函数；

　 2. 编译器会对函数模板进行两次编译；

　（1）对模板代码本身进行编译；

　（2）对参数替换后的代码进行编译；

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 class Test
 7 {
 8     //Test(const Test&);
 9 public:
10     Test()
11     {
12     }
13 };
14 
15 template < typename T >
16 void Swap(T& a, T& b)
17 {
18     T c = a;  // 当T=Test时，第二次编译就会调用拷贝构造函数（private），此时编译失败
19     a = b;
20     b = c;
21 }
22 
23 typedef void(FuncI)(int&, int&);
24 typedef void(FuncD)(double&, double&);
25 typedef void(FuncT)(Test&, Test&);
26 
27 int main()
28 {
29     FuncI* pi = Swap;    // 编译器自动推导 T 为 int
30     FuncD* pd = Swap;    // 编译器自动推导 T 为 double
31     FuncT* pt = Swap;    // 编译器自动推导 T 为 Test
32     
33     cout << "pi = " << reinterpret_cast<void*>(pi) << endl; // pi = 0x400a0a
34     cout << "pd = " << reinterpret_cast<void*>(pd) << endl; // pd = 0x400a37
35     cout << "pt = " << reinterpret_cast<void*>(pt) << endl; // pt = 0x400a70
36     
37     return 0;
38 }

函数模板的本质（通过函数指针测试）

类模板（Class Template）

1、类模板的概念和意义

　　在C++ 中，将模板（泛型）的思想应用于类，使得类的实现不在关注数据元素的具体类型，而只关注类所需要实现的功能，这就是c++中的的类模板。总之，类模板就是以相同的方式去处理不同类型的数据。

　　在STL中有很多类（数组类、链表类、Stack 类、Queue 类等），这些类主要用于存储和组织数据元素，且这些类的实现与具体的数据类型无关；这样做的好处是将统一的算法应用在不同的数据类型之间。那么，在STL中，这项技术是如何实现的？--- 通过类模板实现。

　　由此可见，类模板非常适合编写数据结构的相关代码。

2、类模板的语法规则　

　　template <typename T>

　　template <typename T1, typename T2, typename T3, ...>　　多参数的类模板声明， T1 第一个类型参数，T2 是第二个类型参数...

　　template 关键字用于声明开始进行泛型编程；

　　typename 关键字用于声明泛指类型；

　　声明的泛指类型 T 可以出现在类模板的任意地方；（以上内容与函数模板一样）

　　！！！在类模板创建对象时，必须显示指定具体类型，不能自动推导；可以通过使用具体类型<Type>创建对象。

 1 #include <iostream>
 2 
 3 using namespace std;
 4 
 5 // 定义一个模板类
 6 template <typename T>
 7 class Demo
 8 {
 9 private:
10     T v;
11 public:
12     Demo(T v)
13     {
14         cout << "Demo(T v)" << endl;
15         this->v = v;
16     }
17     
18     T Get()
19     {
20         return v;
21     }
22 };
23 
24 int main()
25 {
26     // 使用类模板创建对象时，必须显示指定类型！！！
27     Demo<int> d1(10);
28     cout << d1.Get() << endl;
29     
30     Demo<string> d2("template test");
31     cout << d2.Get() << endl;
32 
33     return 0;
34 }
35 /**
36  * Demo(T v)
37  * 10
38  * Demo(T v)
39  * template test
40 */

类模板初体验

3、类模板的实现机制（两次编译）

　　编译器对类模板的处理方式和函数模板相同，即使用相同的方式处理不同的类型，都会经过两次编译。　　

1. 在声明的地方对类模板代码本身进行编译；

2. 在使用的地方对参数替换后的代码进行编译；（！！！部分编译，仅仅对所调用的代码进行编译）

　　怎么证明类模板是使用两次编译的？

　　为了说明问题，可以使用字符串测试。当两个字符串直接相加时，其实是对这两个字符串进行拼接，如”string“ + ”666“ = ”string666“；但是，当字符串与数字相加时，程序在编译时就会报错，因为在string类中没有重载这种操作。

　　测试流程：

　　首先，定义一个类模板，接下来用类模板分别创建对象；

 1 template < typename T1, typename T2 >
 2 class Demo
 3 {
 4 public:
 5     Demo()
 6     {
 7         cout << "Demo()" << endl;
 8     }
 9     
10     T1 joint(T1 a, T2 b)
11     {
12         cout << "T1 joint(T1 a, T2 b)" << endl;
13         return a + b;
14     }
15 };

　　若使用如下测试语句，程序正常执行：

 1 // 第二次编译，编译对象d1对应的构造函数，此时，T1=String，T2=String
 2 Demo<string, string> d1;   
 3 // 第二次编译，编译对象d1对应的成员函数 T1 joint(T1 a, T2 b){..}
 4 cout << d1.joint("Test", "_string") << endl;
 5 
 6 /**
 7  * 运行结果
 8  * Demo()
 9  * T1 joint(T1 a, T2 b)
10  * Test_string
11 */

　　若使用如下测试语句，程序则报错：

 1 // 第二次编译，编译对象d2对应的构造函数，此时，T1=String，T2=int
 2 Demo<string, int> d2;
 3 /*
 4 第二次编译，编译对象d2对应的成员函数 
 5    T1 joint(T1 a, T2 b)
 6     {
 7         cout << "T1 joint(T1 a, T2 b)" << endl;
 8         return a + b;  // ！！！报错
 9     }
10 */
11 cout << d2.joint("Test", 3) << endl;

　　报错原因：String 与 int 不能直接相加，需要重载+操作符

　　修改错误，添加如下代码：

 1 // 如 ”abc“ + 3 = ”abcabcabc“
 2 string operator+(string &l, int r)
 3 {
 4     string ret = "";
 5     
 6     while(r)
 7     {
 8         ret += l;
 9         r--;
10     }
11    
12     return ret;
13 }

　　程序可以正常运行，运行结果为：

最后附上完整代码：

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 template < typename T1, typename T2 >
 7 class Demo
 8 {
 9 public:
10     Demo()
11     {
12         cout << "Demo()" << endl;
13     }
14     
15     T1 joint(T1 a, T2 b)
16     {
17         cout << "T1 joint(T1 a, T2 b)" << endl;
18         return a + b;
19     }
20 };
21 
22 string operator+(string &l, int r)
23 {
24     string ret = "";
25     
26     while(r)
27     {
28         ret += l;
29         r--;
30     }
31    
32     return ret;
33 }
34 
35 
36 int main()
37 {   
38     Demo<string, string> d1;
39     
40     cout << d1.joint("Test", "_string") << endl;
41 
42     Demo<string, int> d2;
43     
44     cout << d2.joint("Test", 3) << endl;
45   
46     return 0;
47 }
48 
49 /**
50  * 运行结果：
51  * Demo()
52  * joint(T1 a, T2 b)
53  * Test_string
54  * Demo()
55  * joint(T1 a, T2 b)
56  * TestTestTest
57  */

类模板两次编译的案列

4、类模板在工程应用中的推荐写法　　

　　1. 类模板必须在头文件中定义(.hpp文件)；

　　2. 类模板不能分开实现在不同的文件中（声明与定义必须在同一个文件中）；

　　3. 类模板外部定义的成员函数需要加上模板 <> 声明；

　注：以上三条规则不是 C++ 和编译器的一部分，只是工程应用里习惯这样做；这样做后，代码可维护性、扩展性都会变好，因此建议遵守这三条规则；

 1 // 头文件 test.hpp
 2 #ifndef _TEST_H
 3 #define _TEST_H
 4 
 5 #include <iostream>
 6 #include <string>
 7 
 8 using namespace std;
 9 
10 template < typename T1, typename T2 >
11 class Demo
12 {
13 public:
14     Demo();    
15     T1 joint(T1 a, T2 b);
16 };
17 
18 template < typename T1, typename T2 >
19 Demo<T1, T2>::Demo()
20 {
21     cout << "Demo()" << endl;
22 }
23 
24 template < typename T1, typename T2 >
25 T1 Demo<T1, T2>::joint(T1 a, T2 b)
26 {
27     cout << "T1 joint(T1 a, T2 b)" << endl;
28     return a + b;
29 }
30 
31 // 全局函数
32 string operator+(string &l, int r)
33 {
34     string ret = "";
35     
36     while(r)
37     {
38         ret += l;
39         r--;
40     }
41    
42     return ret;
43 }
44 
45 #endif
46 
47 // main.cpp
48 
49 #include <iostream>
50 #include <string>
51 #include "test.hpp"
52 
53 using namespace std;
54 
55 int main()
56 {   
57     Demo<string, string> d1;
58     
59     cout << d1.joint("Test", "_string") << endl;
60 
61     Demo<string, int> d2;
62     
63     cout << d2.joint("Test", 3) << endl;
64   
65     return 0;
66 }
67 
68 /**
69  * 运行结果：
70  * Demo()
71  * joint(T1 a, T2 b)
72  * Test_string
73  * Demo()
74  * joint(T1 a, T2 b)
75  * TestTestTest
76  */

类模板的推荐写法

5、类模板的特化

　 “特化” 由两部分组成：

　　　　1. 部分特化：任何针对模版参数进一步进行条件限制设计的特化版本；（模板条件<>中必须有泛指类型T，可以与其它类型一起使用）

　　　　2. 完全特化：针对所有的模版参数进行特化；（模板条件<>中都是具体类型，不包括泛指类型T）

　　类模板“特化”的注意事项：

　　　　1. “特化” 就是指定类模板的特定实现；

　　　　2. “特化” 是根据类型参数分开实现类模板，本质还是同一个类模板；

　　　　3. “特化”类模板的使用方式是统一的，必须显示的指定每一个类型参数。

　　类模板的特化：

 1 // 类模板
 2 template<typename T1, typename T2> 
 3 class Demo{}; 
 4 
 5 // 部分特化
 6 template<typename T, typename int>
 7 class Demo<T, int>{}; 
 8 
 9 template<typename T>
10 class Demo<T, T>{};
11 
12 template<typename T1, typename T2>
13 class Demo<T1*, T2*>{};
14 
15 // 完全特化
16 template<>
17 class Demo<int, int>{};
18 
19 template<>
20 class Demo<const char*, int>{};

　　补充：函数模板的特化（只支持完全特化）：

// 函数模板
template <typename T>
void Equal(T a, T b){};

// 函数模板的完全特化
template <>
void Equal<double>(double a, double b){};

// ！！！函数模板不支持部分特化

特化案列：

  1 #include <iostream>
  2 #include <string>
  3 
  4 using namespace std;
  5 
  6 template
  7 < typename T1, typename T2 >
  8 class Demo
  9 {
 10 public:
 11     void joint(T1 a, T2 b)
 12     {
 13         cout << "类模板：void joint(T1 a, T2 b)" << endl;
 14         cout << a << b << endl;
 15     }
 16 };
 17 
 18 template
 19 <typename T1, typename T2 >
 20 class Demo<T1*, T2*>    // 关于指针的特化实现
 21 {
 22 public:
 23     void joint(T1* a, T2* b)
 24     {
 25         cout << "部分指针特化：void joint(T1* a, T2* b)" << endl;
 26         cout << *a << *b << endl;
 27     }
 28 };
 29 
 30 template 
 31 <typename T>
 32 class Demo<T, T>    // 当 Demo 类模板的两个类型参数完全相同时，使用这个实现
 33 {
 34 public:
 35     void joint(T a, T b)
 36     {
 37         cout << "部分特化：void joint(T a, T b)" << endl;
 38         cout << a << b << endl;
 39     }
 40 };
 41 
 42 template 
 43 <>
 44 class Demo<char*, char*>    // 当T1 = char*, T2 = char*,使用这个实现
 45 {
 46 public:
 47     void joint(const char* a, const char* b)
 48     {
 49         cout << "完全指针特化：void joint(char* a, char* b)" << endl;
 50         cout << a << b << endl;
 51     }
 52 };
 53 
 54 template
 55 <>
 56 class Demo<string, int>     // 当T1 = string, T2 = int,使用这个实现
 57 {
 58 public:
 59     void joint(string a, int b)
 60     {
 61         string ret = "";
 62         
 63         while(b)
 64         {
 65             ret += a;
 66             b--;
 67         }
 68         
 69         cout << "完全特化：void joint(string a, int b)" << endl;
 70         cout << ret << endl;
 71     }
 72 };
 73 
 74 
 75 int main()
 76 {   
 77     Demo<string, string> d1;
 78     d1.joint("Test", "_string");
 79     
 80     Demo<int, int> d2;
 81     d2.joint(12, 34);
 82     
 83     Demo<char*, char*> d3;
 84     d3.joint("Test", "_char*");
 85     
 86     Demo<string, int> d4;
 87     d4.joint("Test", 3);
 88     
 89     Demo<int*, float*> dd;
 90     int a = 13;
 91     float b = 14;
 92     dd.joint(&a, &b);
 93     
 94     Demo<const char*, string> d;
 95     d.joint("12", ".34");
 96   
 97     return 0;
 98 }
 99 
100 /**
101  * 运行结果：
102  * 部分特化：void joint(T a, T b)
103  * Test_string
104  * 部分特化：void joint(T a, T b)
105  * 1234
106  * 完全指针特化：void joint(char* a, char* b)
107  * Test_char*
108  * 完全特化：void joint(string a, int b)
109  * TestTestTest
110  * 部分指针特化：void joint(T1* a, T2* b)
111  * 1314
112  * 类模板：void joint(T1 a, T2 b)
113  * 12.34
114  * /

类模板特化案列

　　由上述案列可知，对象调用对应成员函数的优先顺序为：完全特化 > 部分特化 > 类模板

6、关于特化的一些问题

　　1. 类模板特化与重定义的差异：

　　重定义：

　　　　（1）重定义必须实现两个类模板或者是一个类模板加上一个新的类；

　　　　（2）重定义之后，二者没有任何关系

　　　　（3）使用的时候需要考虑如何选择的问题（因为重定义之后又多了一个类，所以类模板统一的使用方式被销毁）

　　特化：

　　　　（1） 特化只是模板的分开实现，本质还是同一个类模板；

　　　　（2）特化是类模板的一部分，而这一部分有自己专有的工作方式；

　　　　（3） 类模板特化后，能够以统一的方式使用类模板和特化类；（与类模板的使用方式相同）

　　结论：特化与重定义是实现同一功能的两种不同手段；在使用时，优先选择特化实现，只有特化解决不了才会重新考虑重定义。

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 template
 7 < typename T1, typename T2 >
 8 class Demo
 9 {
10 public:
11     void joint(T1 a, T2 b)
12     {
13         cout << "类模板：void joint(T1 a, T2 b)" << endl;
14         cout << a << b << endl;
15     }
16 };
17 
18 // 完全特化实现
19 template
20 <>
21 class Demo<string, int>     // 当T1 = string, T2 = int,使用这个实现
22 {
23 public:
24     void joint(string a, int b)
25     {
26         string ret = "";
27         
28         while(b)
29         {
30             ret += a;
31             b--;
32         }
33         
34         cout << "完全特化：void joint(string a, int b)" << endl;
35         cout << ret << endl;
36     }
37 };
38 
39 // 重定义实现
40 class Demo_redefine
41 {
42 public:
43     void joint(string a, int b)
44     {
45         string ret = "";
46         
47         while(b)
48         {
49             ret += a;
50             b--;
51         }
52         
53         cout << "重定义：void joint(string a, int b)" << endl;
54         cout << ret << endl;
55     }
56 };
57 
58 int main()
59 {   
60     // 对于同一功能的不同实现方法：特化实现 与 重定义一个新类，优先选择 特化实现
61     // 特化实现   
62     Demo<string, int> d4;
63     d4.joint("Test", 3);
64     // 重定义实现
65     Demo_redefine dr;
66     dr.joint("Test", 3);
67   
68     return 0;
69 }
70 
71 /**
72  * 运行结果：
73  * 完全特化：void joint(string a, int b)
74  * TestTestTest
75  * 重定义：void joint(string a, int b)
76  * TestTestTest
77  * /

特化与重定义案列

　　2. 函数模板完全特化与函数重载

　　　结论：

　　　（1）函数模板特化与函数重载同时存在时，编译器优先选择函数重载，其次函数模板特化，最后，函数模板；

　　　（2）工程建议：当需要重载函数模板时，优先考虑使用模板特化；当模板特化无法满足需求，再使用函数重载！

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 // 函数模板
 7 template
 8 < typename T >
 9 bool Equal(T a, T b)
10 {
11     cout << "函数模板：bool Equal(T a, T b)" << endl;
12     
13     return a == b;
14 }
15 
16 // 函数模板完全特化
17 template
18 < >
19 bool Equal<double>(double a, double b)
20 {
21     const double delta = 0.00000000000001;
22     double r = a - b;
23     
24     cout << "函数模板完全特化：bool Equal<double>(double a, double b)" << endl;
25     
26     return (-delta < r) && (r < delta);
27 }
28 
29 // 函数重载
30 bool Equal(double a, double b)
31 {
32     const double delta = 0.00000000000001;
33     double r = a - b;
34     
35     cout << "函数重载：bool Equal(double a, double b)" << endl;
36     
37     return (-delta < r) && (r < delta);
38 }
39 
40 int main()
41 {   
42     cout << Equal( 1, 1 ) << endl;          // Equal<int>(int, int)
43     cout << Equal( 1.1, 1.1 ) << endl;      // Equal(double, double) // 编译器优先选择普通函数
44     cout << Equal<>( 0.001, 0.001 ) << endl;// Equal<double>(double, double)
45   
46     return 0;
47 }
48 // 注：不能直接使用 “=” 判断两个浮点数是否相等
49 /**
50  * 运行结果：
51  * 函数模板：bool Equal(T a, T b)
52  * 1
53  * 函数重载：bool Equal(double a, double b)
54  * 1
55  * 函数模板完全特化：bool Equal<double>(double a, double b)
56  * 1
57  * /

函数模板特化与函数重载

posted @ 2020-03-24 12:30 PRO_Z 阅读(993) 评论(0) 编辑收藏举报

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泛型编程

目录

函数模板（Function Template）

1、函数模板的来源

2、函数模板的定义

3、函数模板的特点

4、函数模板的语法规则

5、函数模板的调用方式

6、多参数的函数模板

7、函数模板与函数重载

8、函数模板的实现机制

类模板（Class Template）

1、类模板的概念和意义

2、类模板的语法规则

3、类模板的实现机制（两次编译）

4、类模板在工程应用中的推荐写法

5、类模板的特化

6、关于特化的一些问题

公告

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函数模板（Function Template）

1、函数模板的来源

2、函数模板的定义

3、函数模板的特点

4、函数模板的语法规则

5、函数模板的调用方式

6、多参数的函数模板

7、函数模板与函数重载

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类模板（Class Template）

1、 类模板的概念和意义

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