C++提高编程（一）
2021/5/15 14:55:25
本文主要是介绍C++提高编程（一），对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！
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：
#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
};
这篇关于C++提高编程（一）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对大家有所帮助，也希望大家多多支持为之网！
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