【c++】初阶模版与STL简单介绍

【c++】初阶模版与STL简单介绍-LMLPHP

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【c++】初阶模版与STL简单介绍-LMLPHP

模版

1.泛型编程

例如，我们要写完成交换函数：

void Swap(int& left, int& right)
{
 int temp = left;
 left = right;
 right = temp;
}
void Swap(double& left, double& right)
{
 double temp = left;
 left = right;
 right = temp;
}
void Swap(char& left, char& right)
{
 char temp = left;
 left = right;
 right = temp;
}
......

使用函数重载虽然可以实现，但是有几个不好的地方：

重载的函数仅仅是类型不同，代码复用率比较低，只要有新类型出现时，就需要用户自己增加对应的函数
代码的可维护性比较低，一个出错可能所有的重载均出错

在C++中，可以使用模板（template）来实现泛型编程
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2.函数模板

基本语法：

template <typename T>
T functionName(T parameter) {
    // 函数实现
}

template<typename T>
void Swap( T& left, T& right)
{
 T temp = left;
 left = right;
 right = temp;
}

在这里，typename T 定义了一个类型参数，它在函数模板被实例化时将被具体的类型替换。例如，如果你用 int 类型实例化该模板，编译器将生成一个接受 int 参数并返回 int 类型值的函数，T代表类型

有了这个模板，我们不需要再写几个函数重载

template<typename T>
void Swap(T& left, T& right)
{
	T temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}

int main()
{
	int a = 1, b = 2;
	double c = 3.0, d = 4.5;

	Swap(a, b);
	Swap(c, d);
	return 0;
}

2.1函数模板的原理

所以这里调用的并不是我们的模版void Swap(T& left, T& right)，编译器会根据我们的调用进行类型推导

根据推导结果生成一个新的函数来调用，比如上述示例

	Swap(a, b);
00007FF6AAA81995  lea         rdx,[b]  
00007FF6AAA81999  lea         rcx,[a]  
00007FF6AAA8199D  call        Swap<int> (07FF6AAA812DAh)  
	Swap(c, d);
00007FF6AAA819A2  lea         rdx,[d]  
00007FF6AAA819A6  lea         rcx,[c]  
00007FF6AAA819AA  call        Swap<double> (07FF6AAA8131Bh)

2.2模版的实例化

用不同类型的参数使用函数模板时，称为函数模板的实例化。模板参数实例化分为：

隐式实例化：让编译器根据实参推演模板参数的实际类型：

template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
	return left + right;
}
int main()
{
	int a1 = 10, a2 = 20;
	double d1 = 10.0, d2 = 20.0;
	Add(a1, a2);
	Add(d1, d2);
	return 0;
}

那么能这样实现吗？

Add(a1, d1);

此时有两种处理方式：

用户自己来强制转化
使用显式实例化

强制转换：

Add(a, (int)d);
Add((double)a,b);

int main()
{
   int a = 10;
   double b = 20.0;
 
   // 显式实例化
   Add<int>(a, b);
   return 0;
}

00007FF7915F19C5  call        Add<int> (07FF7915F13D4h)

2.3函数模板的匹配

// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{
   return left + right;
}
// 通用加法函数
template<class T>
T Add(T left, T right)
{
   return left + right;
}
void Test()
{
   Add(1, 2); // 与非模板函数匹配，编译器不需要特化
   Add<int>(1, 2); // 调用编译器特化的Add版本
}

// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{
	return left + right;
}
// 通用加法函数
template<class T1, class T2>
T1 Add(T1 left, T2 right)
{
	return left + right;
}
void Test()
{
	Add(1, 2); // 与非函数模板类型完全匹配，不需要函数模板实例化
	Add(1, 2.0); // 模板函数可以生成更加匹配的版本，编译器根据实参生成更加匹配的Add函数
}

3.类模板

template<class T>
class Stack
{
public:
    Stack(int = 10)
 : _a(new T[capacity])
 , _size(0)
 , _capacity(capacity)
 {}
	void Push(const T& x)
	{}
	~Stack();
private:
	T* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};

Stack<int> s1;
Stack<double> s2;

Stack类名，Stack<int>才是类型

~Stack();

使用析构函数演示：在类中声明，在类外定义

template <class T>
Stack<T>::~Stack()
{
 if(_a)
 delete[] _a;
 _top = _capacity = 0;
}

STL

1.什么是STL？

发展历史：

STL的六大组件：

容器（Containers）：这些是用来管理某一类对象的集合的数据结构。STL容器分为序列式容器（如vector、list、deque等）和关联式容器（如set、map等）
迭代器（Iterators）：迭代器是一种使程序员能够遍历容器中的元素，而不需要了解容器内部实现细节的对象。迭代器充当容器与算法之间的桥梁。
算法（Algorithms）：STL提供了一大套算法，比如排序（sort）、查找（find）、替换（replace）、计数（count）、遍历（for_each）等，这些算法可以作用于容器存储的数据上。
函数对象（Function objects，也称为仿函数Functors）：它们是实现了operator()的类的对象，可以作为算法的某些操作的准则或策略。
适配器（Adapters）：适配器可以修改容器或函数对象的接口，使其适用于不同的场合。例如，stack、queue和priority_queue是容器适配器。
分配器（Allocators）：用于定义内存模型，允许STL容器管理存储空间的分配和释放。

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