第12章 模板（Template）.ppt

第12章 模板（Template） 现在的C++编译器实现了一项新的特性：模板（Template），简单地说，模板是一种通用的描述机制，也就是说，使用模板允许使用通用类型来定义函数或类等，在使用时，通用类型可被具体的类型，如int、double甚至是用户自定义的类型来代替。模板引入一种全新的编程思维方式，称为“泛型编程”或“通用编程”。 12.1 为什么要定义模板 形象地说，把函数比喻为一个游戏过程，函数的流程就相当于游戏规则，在以往的函数定义中，总是指明参数是int型还是double型等等，这就像是为张三（好比int型）和李四（好比double型）比赛制定规则。可如果王五（char*型）和赵六（bool型）要比赛，还得提供一套函数的定义，这相当于又制定了一次规则，显然这是很麻烦的。模板的的引入解决了这一问题，不管是谁和谁比赛，都把他们定义成A与B比赛，制定好了A与B比赛的规则（定义了关于A和B的函数）后，比赛时只要把A替换成张三，把B替换成李四就可以了，大大简化了程序代码量，维持了结构的清晰，大大提高了程序设计的效率。该过程称为“类型参数化”。 12.1.1 类型参数化 在讲解类型参数化之前，先来看一个示例： 12.1.2 模板的定义 模板的引入使得函数定义摆脱了类型的束缚，代码更为高效灵活。C＋＋中，通过下述形式定义一个模板： template class T 或 emplatetypename T 早期模板定义使用的是class，关键字typename是最近才加入到标准中的，相比class，typename更容易体现“类型”的观点，虽然两个关键字在模板定义时是等价的，但从代码兼容的角度讲，使用class较好一些。 模板有函数模板和类模板之分，本章将分别进行介绍。 12.2 函数模板 中的add函数便是一个函数模板，编译器根据函数模板的定义，检查传入的参数类型，生成相应的函数，并调用之。函数模板的定义形式如下： template 模板参数表 返回类型 函数名（参数列表） { //函数体 } 关键字template放在模板的定义与声明的最前面，其后是用逗号分隔的模板参数表，用尖括号（）括起来。模板参数表不能为空，模板参数有两种类型： class或typename修饰的类型参数，代表一种类型； 非类型参数，由已知类型符，代表一个常量表达式。 返回类型和函数的参数列表中可以包含类型参数，在函数中可以使用模板参数表中的常量表达式，如： templateclass Any,class Another,int number double fun(Any a,int b,Another c) { //函数体，其中number可以作为一个int型常量来使用 } 12.2.1 函数模板的使用 函数模板的使用规则和普通函数是相同的，在使用函数模板之前，必须对函数模板进行声明，此说明必须在外部进行，也就是说不能在任何一个函数（包括main函数）中声明，声明的格式为： template class T1[，class T2，……] //或emplate class T1[，class T2，……] 函数原型; 和普通函数一样，如果在使用函数模板前对函数模板进行了定义，函数模板的声明可以省略。 12.2.2 隐式实例化 函数模板实际上不是个完整的函数定义，因为其中的类型参数还不确定，只是定义了某些类型的角色（或变量）在函数中的操作形式，因此，必须将模板参数实例化才能使用函数，用模板实例化后的函数也称为模板函数，最简单的实例化称为“隐式实例化”（implicit instantiation）。下面通过例子代码12-3进行说明。 12.2.3 显式实例化 早期的编译器只支持隐式实例化，新的C++标准允许显式实例化（explicit instantiation），由程序员直接命令编译器创建满足条件的模板函数，用以解决因重载等引入的二义性问题。 显式实例化的标准格式为： template 返回类型 函数名类型实参表(函数参数表); 最前面的关键字template说明这是对函数模板的实例化，类型实参被显式指定在逗号分隔的列表中，用尖括号括起来，紧跟在函数模板实例的名字后面。看一段示例代码12-4： 12.2.4 特化 C++引入了特化（explicit specialization）来解决某些类型在函数中的特殊操作，当编译器寻找到与函数调用的特化时，先使用特化的定义，不再使用模板函数。 特化的基本格式为： templater 返回类型 函数名[类型实参表](函数参数表) { //函数体定义 } 类型实参表可以省略，由后续的函数参数表来指定。 显式实例化的意思是“使用模板生成某些类型参数的模板函数”，而特化的意思是“不使用模板生成函数定义