模板的概念

模板：
模板不可以直接使用，它只是一个框架
模板的通用不是万能的
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
模板的作用：
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制定，用一个虚拟的类型来代表。

函数模板的语法

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;//函数模板//交换两个整型函数
//void swapInt(int &a, int &b)
//{
//	int temp = a;
//	a = b;
//	b = temp;
//}//交换两个浮点型函数
//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，告诉编译器后面代码中紧跟着的T不要报错,T是一个通用的数据类型
void mySwap(T &a,T &b)
{T temp = a;a = b;b = temp;
}void test01()
{int a = 10;int b = 20;//swapInt(a, b);//利用函数模板交换//两种方式来使用函数模板//1、自动类型推导//mySwap(a, b);//2、显示指定类型mySwap<int>(a, b);cout << "a=" << a << endl;cout << "b=" << b << endl;//double c = 1.1;//double d = 2.2;//swapDouble(c, d);//cout << "c=" << c << endl;//cout << "d=" << d << endl;
}int main()
{test01();system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

总结:
函数模板利用关键字template
使用函数模板有两种方式:自动类型推导、显示指定类型模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化

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

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;//函数模板的注意事项
template<class T>//typename可以替换成class
void mySwap(T &a, T &b)
{T temp = a;a = b;b = temp;
}//1、自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T才可以使用
void test01()
{int a = 10;int b = 20;char c = 'c';mySwap(a, b);//正确//mySwap(a, c);//err 推导不出一致的数据类型cout << "a=" << a << endl;cout << "b=" << b << endl;
}
//2、模板必要确定出T的数据类型，才可以使用
template<class T>
void func()
{cout << "func 调用" << endl;
}void test02()
{//func();errfunc<int>();
}int main()
{//test01();test02();system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

函数模板案例

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

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
//交换的函数模板
template<class 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 - 1; i++){int max = i;//认定最大值的下标for (int j = i + 1; j < len; j++){if (arr[max] < arr[j]){max = j;//更新最大值的下标}}if (max != i){//交换max和i元素mySwap(arr[max], arr[i]);}}
}//提供打印数组模板
template<class T>
void printArray(T arr[], int len)
{for (int i = 0; i < len; i++){cout << arr[i] << " ";}
}void test01()
{char charArr[] = "badcfe";int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);mySort(charArr, num);printArray(charArr, num);
}void test02()
{//测试int数组int intArr[] = { 7,5,1,3,9,2,4,6,8};int num = sizeof(intArr) / sizeof(int);mySort(intArr, num);printArray(intArr, num);
}int main()
{//test01();test02();system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

普通模板和函数模板的区别

普通函数与函数模板区别:
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

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;//普通函数和函数模板的区别//1、普通函数调用时可以发生自动类型转换（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//普通函数
int myAdd01(int a, int b)
{return a + b;
}//函数模板
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 99cout << myAdd01(a, c) << endl;//自动类型推导//不会发生隐式类型转换//cout << myAdd02(a, c) << endl;//err//显式指定类型//会发生隐式类型转换cout << myAdd02<int>(a, c) << endl;
}int main()
{test01();system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

普通函数和函数模板的调用规则

调用规则如下:
1.如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
2.可以通过空模板参数列表来 强制调用 函数模板
3.函数模板也可以发生重载
4.如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;//1.如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
//2.可以通过空模板参数列表来  强制调用  函数模板
//3.函数模板也可以发生重载
//4.如果函数模板可以产生更好的匹配, 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;
}//函数重载
template<class T>
void myPrint(T a, T b,T c)
{cout << "调用函数重载的函数模板" << endl;
}void test01()
{int a = 10;int b = 20;//myPrint(a, b);//调用的是普通函数//通过空模板的参数列表来强制调用函数模板//myPrint<>(a, b);//调用的是函数模板//myPrint<>(a, b, 100);//如果函数模板产生更好的匹配，有限调用函数模板char c1 = 'a';char c2 = 'b';myPrint(c1, c2);//调用的是函数模板
}int main()
{test01();system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

总结:既然提供了函数模板，最好就不要提供普通函数，否则容易出现二义性

模板的局限性

自定义的数据类型也是无法实现的

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;class Person
{
public:Person(string name, int age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}//姓名string m_Name;//年龄int m_Age;
};//对比两个数据是否相等
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，具体化优先调用
template<> bool myCompare(Person &p1, Person &p2)
{if (p1.m_Name==p2.m_Name && p1.m_Age==p2.m_Age){return true;}else{return false;}
}void test01()
{int a = 10;int b = 20;bool ret = myCompare(a, b);if (ret){cout << "a==b" << endl;}else{cout << "a!=b" << endl;}
}void test02()
{Person p1("Tom", 10);Person p2("Tom", 10);bool ret = myCompare(p1,p2);if (ret){cout << "p1==p2" << endl;}else{cout << "p1!=p2" << endl;}
}int main()
{//test01();test02();system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

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

类模板

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;//类模板
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("孙悟空", 999);p1.showPerson();
}int main()
{test01();system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

类模板和函数模板的区别

类模板与函数模板区别主要有两点:
1.类模板没有自动类型推导的使用方式
2.类模板在模板参数列表中可以有默认参数

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;//类模板和函数模板区别
template<class NameType,class AgeType=int>
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的使用方式
void test01()
{//Person p("孙悟空", 1000);err//无法用自动类型推导Person<string, int>p("孙悟空", 1000);p.showPerson();
}//2.类模板在模板参数列表中可以有默认参数
void test02()
{Person<string>p("猪八戒", 999);p.showPerson();
}
int main()
{//test01();test02();system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

类模板中成员函数创建时机

类模板中成员函数和普通类中成员函数创建时机是有区别的;
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

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;//类模板中成员函数创建时机
//类模板中成员函数在调用是才去创建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//一开始不知道这个obj数据类型void func1(){obj.showPerson1();}void func2(){obj.showPerson2();}
};void test01()
{MyClass<Person1>m;//只有在调用的时候才能确定数据类型m.func1();//m.func2();
}int main()
{test01();system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

类模板对象做函数参数

类模板实例化出的对象，向函数传参的方式
—共有三种传入方式:
1.指定传入的类型—直接显示对象的数据类型
2参数模板化—将对象中的参数变为模板进行传递
3.整个类模板化―—将这个对象类型模板化进行传递

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;//类模板对象做函数参数
template<class T1,class T2>
class Person
{
public:Person(T1 name, T2 age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}void showPerson(){cout << "姓名：" << this->m_Name << " 年龄：" << this->m_Age << endl;}T1 m_Name;T2 m_Age;
};//1、指定传入类型
void printPerson1(Person<string,int>&p)
{p.showPerson();
}void test01()
{Person<string, int>p("孙悟空", 100);printPerson1(p);//p.showPerson();
}template<class T1, class T2>
//2、参数模板化
void printPerson2(Person<T1, T2>&p)
{p.showPerson();//判断T1和T2的类型cout << "T1 的类型为：" << typeid(T1).name() << endl;
}void test02()
{Person<string, int>p("猪八戒", 90);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 EXIT_SUCCESS;
}

类模板与继承

**当类模板碰到继承时，需要注意一下几点:
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
如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需变为类模板
**

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;//类模板和继承
template<class T>
class Base
{T m;
};//1、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
//class Son :public Base//err
class Son:public Base<int>
{};void test01()
{//Son s1;
}//如果想灵活的指定父类中T类型，子类型也需要变成类模板
template<class T1,class T2>
class Son2 :public Base<T2>//父类是T2的数据类型
{
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 test02()
{Son2<int, char>S2;//T1   T2分别是int  和  char类型 
}int main()
{//test01();test02();system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

类模板成员函数的类外实现

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;//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_Name = name;//	this->m_Age = age;//}void showPerson();//{//	cout << "姓名:" << this->m_Name << " 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)//告诉编译器类模板的类外实现
{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 << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
}void test01()
{Person<string, int>p("Tom", 20);p.showPerson();
}int main()
{test01();system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

模板的分文件编写

类模板的分文件编写出现的问题:
类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到
解决:
解决方式1:直接包含.cpp源文件
解决方式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
解决方式1的分文件编写：
person.h

#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<class T1,class T2>
class Person
{
public:Person(T1 name, T2 age);void showPerson();T1 m_Name;T2 m_Age;
};

person.c

#include "person.h"
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 << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
}

90 类模板的分文件编写

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <string>
//1、第一种解决方法：把.h改成.cpp 即直接包含源文件
#include"person.cpp"
using namespace std;
//2、第二种解决方法：将.h和.cpp中的内容写到一起，并更改后缀名为.hpp
//hpp是约定的名称，并不是强制的//类模板分文件编写问题以及解决//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 << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
//}void test01()
{Person<string, int>p("Tom", 20);p.showPerson();
}int main()
{test01();system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

解决方式2的分文件编写

person.hpp

#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
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 << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
}

person.cpp

//#include "person.h"
//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 << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
//}

91 类模板的分文件编写2.cpp

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
//2、第二种解决方法：将.h和.cpp中的内容写到一起，并更改后缀名为.hpp
//hpp是约定的名称，并不是强制的
#include"person.hpp"
void test01()
{Person<string, int>p("Tom", 20);p.showPerson();
}int main()
{test01();system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

类模板和友元

C++中有两种函数：全局函数和成员函数，二者区别如下： 全局函数位于对象和类之外，成员函数（也称为成员方法）位于类内
1、类中函数前面加friend的函数； 2、该函数不属于任何对象，其实就是一个全部函数，但是这个全局函数仅仅作用于该类的对象。 3、该函数可以访问该类的私有成员变量

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;//通过全局函数  打印Person的信息//提取让编译器知道Person类的存在
template<class T1, class T2>
class Person;//在内中默认为私有的
template<class T1, class T2>
//类外实现
//全局函数不用加作用域
//这里是函数模板的实现
void printPerson2(Person<T1, T2>&p)
{cout << "类外实现---姓名，" << p.m_Name << " 年龄： " << p.m_Age << endl;
}template<class T1,class T2>
class Person
{//1、全局函数   类内实现//这里的这个函数是私有的//加入friend之后编译器就默认为这个函数为全局函数了friend void printPerson1(Person<T1,T2>&p){cout << "姓名:" << p.m_Name << " 年龄:" << p.m_Age << endl;}//2、全局函数 类外实现//这里是普通函数的声明//这里要加入空模板的参数列表//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friend void printPerson2<>(Person<T1, T2>&p);public:Person(T1 name, T2 age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}
public:T1 m_Name;T2 m_Age;
};//1、全局函数在类内实现
void test01()
{Person<string,int>p("Tom", 20);printPerson1(p);
}//2、全局函数在类外实现
void test02()
{Person<string, int>p("Jerry", 20);printPerson2(p);
}//总结：类内实现的是普通函数，类外实现的是模板函数int main()
{//test01();test02();system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

数组类的封装

可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储
将数组中的数据存储到堆区
构造函数中可以传入数组的容量
提供对应的拷贝构造函数以及operator=防止浅拷贝问题
提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除
可以通过下标的方式访问数组中的元素
可以获取数组中当前元素个数和数组的容量

对于静态数组，是一个概念。 对于动态数组，容量是数组目前能存储的最大数据量，大小是目前已经存储的数据量

myArr.hpp

//自己的通用的数组类
#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;template<class T>
class MyArray
{
public://有参构造  参数 容量//初始化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;//申请空间this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];//拷贝数据for (int i = 0; i < this->m_Size; i++){this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];}}//operator=防止浅拷贝问题MyArray& operator=(const MyArray& arr){//cout << "MyArray的operator=()调用" << endl;//先判断原来堆区是否有数据，如果有先是否if (this->pAddress != NULL){delete[] this->pAddress;this->pAddress = NULL;this->m_Capacity = 0;this->m_Size = 0;}//深拷贝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){//判断容量是否等于大小if (this->m_Capacity == this->m_Size){return;}//再数组的末尾插入数据this->pAddress[this->m_Size] = val;//更新数组的大小this->m_Size++;}//尾删法void Pop_Back(){//让用户访问不到最后一个元素，即为尾删if (this->m_Size == 0){return;}this->m_Size--;}//通过下标方式访问数组中的元素//重载[]//返回的是引用的好处是作为左值的存在T& operator[](int index)//参数是下标{return this->pAddress[index];}//返回数组的容量int getCapacity(){return this->m_Capacity;}//返回数组大小int getSize(){return this->m_Size;}//析构函数~MyArray(){//cout << "MyArray的析构调用" << endl;if (this->pAddress != NULL){delete[] this->pAddress;this->pAddress = NULL;}}private:T * pAddress;//指针指向堆区开辟的真实的数据地址int m_Capacity;//数组容量int m_Size;//数组的大小
};

93 数组类的封装

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <string>
#include"myArray.hpp"
using namespace std;void printIntArray(MyArray <int>&arr)
{for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++){cout << arr[i] << endl;}
}void test01()
{MyArray <int>arr1(5);for (int i = 0; i < 5; i++){//利用尾插法向数组中插入数据arr1.Push_Back(i);}cout << "arr1的打印输出为:" << endl;printIntArray(arr1);cout << "arr1的容量为:" << arr1.getCapacity() << endl;cout << "arr1的大小为:" << arr1.getSize() << endl;MyArray<int>arr2(arr1);cout << "arr1的打印输出为:" << endl;printIntArray(arr2);//尾删arr2.Pop_Back();cout << "arr2尾删后:" << endl;cout << "arr2的容量为:" << arr2.getCapacity() << endl;cout << "arr2的大小为:" << arr2.getSize() << endl;//MyArray<int>arr3(100);//先把arr3中的内容情况再做深拷贝/*arr3 = arr1;*/
}//测试自定义数据类型
class Person
{
public://如果只写有参构造的话 编译器不会自动默认构造, 到时候只能调有参构造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 << " 年龄" << arr[i].m_Age << endl;}
}void test02()
{MyArray<Person>arr(10);Person p1("孙悟空", 999);Person p2("韩信", 30);Person p3("妲己", 20);Person p4("赵云", 25);Person p5("安琪拉", 27);//讲数据插入到数组中arr.Push_Back(p1);arr.Push_Back(p2);arr.Push_Back(p3);arr.Push_Back(p4);arr.Push_Back(p5);//打印数组操作printPersonArray(arr);//输出容量和大小cout << "arr的容量为:" << arr.getCapacity() << endl;cout << "arr的大小为:" << arr.getSize() << endl;
}int main()
{//test01();test02();system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}