C++提高编程部分总结

ZJ Lv100
  2024-10-25 18:00 2024-10-25 18:00 Created   2025-01-17 01:36:25 2025-01-17 01:36:25 Updated      3.4k Words  15 Mins  

前言

这里是对于想要深入了解C++编程的同学的关于提高编程部分的总结，请在了解了核心部分和基础部分后再看本部分总结，不然有些地方很难懂

1 模板

1.1 模板概念

概念：建立通用的模具，大大提高复用性

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

运用思想：泛型编程

模板机制：

  • 函数模板
  • 类模板

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制定，用一个虚拟的类型来代表。

语法： 

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template<typename T>
template<class T>
//函数声明或定义
template  ---  //声明创建模板

typename  --- //表面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

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

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    //利用模板提供通用的交换函数
    template<typename T>
    void mySwap(T& a, T& b)
    {
    	T temp = a;
    	a = b;
    	b = temp;
    }
    void printArray(T arr[], int len) {

    	for (int i = 0; i < len; i++) {
    		cout << arr[i] << " ";
    	}
    	cout << endl;
    }
    void test()
    {
    	//1、自动类型推导
        int a=1;
        char b='b';
        //这样不同的类型就不能用模板来实现
    	mySwap(a, b);
        printArray(charArr, num);
        printArray(intArr, num);
    }

  • 模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用（但T为什么根据情况来，没有特殊要求可以任取）

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    //利用模板提供通用的交换函数
    template<typename T>
    void func()
    {
    	cout<<'hhh'<<endl;
    }

    void test()
    {
    	//2、显示指定类型
    	func();//错误
        func<int>();//正确
    }

局限性：

  • 模板的通用性并不是万能的
  • 简单赋值操作不能用于数组
  • 普通数据类型不能用于类数据类型

拓展性（局限性的解决）：（用具体化的方式实现特殊情景）

  • 具体化（template<>）

  • 其实也是另一种重载形式

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    class Person
    {
    public:
    	Person(string name, int age)
    	{
    		this->m_Name = name;
    		this->m_Age = age;
    	}
    	string m_Name;
    	int m_Age;
    };
    //具体化，显示具体化的原型和定意思以template<>开头，并通过名称来指出类型
    //具体化优先于常规模板
    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;
    	}
    }

1.2 函数模板

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制定，用一个虚拟的类型来代表。

语法： 

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template<typename T>
//函数声明或定义
template  ---  //声明创建模板

typename  --- //表面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

1.2.1 函数模板使用方法

  • 自动类型推导（IDE自己判断）

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    //利用模板提供通用的交换函数
    template<typename T>
    void mySwap(T& a, T& b)
    {
    	T temp = a;
    	a = b;
    	b = temp;
    }

    void test()
    {
    	//1、自动类型推导
    	mySwap(a, b);
    }

  • 显示指定类型（<类型>——自己传入类型）

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//利用模板提供通用的交换函数
template<typename T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

void test()
{
	//2、显示指定类型
	mySwap<int>(a, b);
}

1.2.2 普通函数与函数模板

一般不同时出现，除非故意这么写，或不小心多写了

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

当传入为不同的类型参数时，模板函数不能推到，而普通函数可以（int与char，char会转为ascii码）

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

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    //优先调用普通函数
    void myPrint(int a, int b)
    {
    	cout << "调用的普通函数" << endl;
    }

    template<typename T>
    void myPrint(T a, T b) 
    { 
    	cout << "调用的模板" << endl;
    }

  • 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板

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    //空模板参数列表
    myPrint<>(a, b); //调用函数模板

  • 函数模板也可以发生重载

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    //函数模板重载
    template<typename T>
    void myPrint(T a, T b) 
    { 
    	cout << "调用的模板" << endl;
    }
    template<typename T>
    void myPrint(T a, T b, T c) 
    { 
    	cout << "调用重载的模板" << endl; 
    }

  • 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板

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    //考虑更好的匹配机制，优先调用函数模板
    char c1 = 'a';
    char c2 = 'b';
    myPrint(c1, c2); //调用函数模板

1.3 类模板

类模板作用：

  • 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： 

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template<class T>
//函数声明或定义
template  ---  //声明创建模板

typename  --- //表面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

示例：

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//类模板
template<class NameType, class AgeType> 
class Person
{
public:
	Person(NameType name, AgeType age)
	{
		this->mName = name;
		this->mAge = age;
	}
	void showPerson()
	{
		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
	}
public:
	NameType mName;
	AgeType mAge;
};

Person<string, int>P1("孙悟空", 999);

1.3.2 成员函数

1.3.2.1 创建时机

类模板中的成员函数在调用时才创建

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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，并不是一开始就创建的，而是在模板调用时再生成

	void fun1() { obj.showPerson1(); }
	void fun2() { obj.showPerson2(); }
    //无法直接调用这两个函数，需要在主函数中给定obj的类型，才会选择行的调用

};

MyClass<Person1> m;//能调用fun1()，不能调用fun2()
1.3.2.2 类外实现

类模板中成员函数在类内声明，在类外实现定义

注意事项：类模板中成员函数类外实现时，需要加上模板参数列表

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//类模板中成员函数类外实现
template<class T1, class T2>
class Person {
public:
	//成员函数类内声明
	Person(T1 name, T2 age);
	void showPerson();

public:
	T1 m_Name;
	T2 m_Age;
};

//构造函数 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 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;
}

1.3.3 类模板对象做函数参数

传入方式：

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//类模板
template<class NameType, class AgeType = int> 
class Person
{
public:
	Person(NameType name, AgeType age)
	{
		this->mName = name;
		this->mAge = age;
	}
	void showPerson()
	{
		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
	}
public:
	NameType mName;
	AgeType mAge;
};

  1. 指定传入的类型 — 直接显示对象的数据类型

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    //1、指定传入的类型
    void printPerson1(Person<string, int> &p) 
    {
    	p.showPerson();
    }
    void test01()
    {
    	Person <string, int >p("孙悟空", 100);
    	printPerson1(p);
    }

  2. 参数模板化 — 将对象中的参数变为模板进行传递

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    //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", 90);
    	printPerson2(p);
    }

  3. 整个类模板化 — 将这个对象类型 模板化进行传递

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    //3、整个类模板化
    template<class T>
    void printPerson3(T & p)
    {
    	cout << "T的类型为： " << typeid(T).name() << endl;
    	p.showPerson();

    }
    void test03()
    {
    	Person <string, int >p("唐僧", 30);
    	printPerson3(p);
    }

1.3.4 模板中导出系统给模板定义的数据类型

关键词：typeid

语法：typeid(T).name()

1.3.5 类模板与继承

注意事项：

  • 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

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    template<class T>
    class Base
    {
    	T m;
    };

    //class Son:public Base  //错误，c++编译需要给子类分配内存，必须知道父类中T的类型才可以向下继承
    class Son :public Base<int> //必须指定一个类型
    {
    };

  • 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

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    //类模板继承类模板 ,可以用T2指定父类中的T类型
    template<class T1, class T2>
    class Son2 :public Base<T2>
    {
    public:
    	Son2()
    	{
    		cout << typeid(T1).name() << endl;
    		cout << typeid(T2).name() << endl;
    	}
    };

    void test02()
    {
    	Son2<int, char> child1;
    }

1.3.6 类模板与函数模板区别

类模板与函数模板区别主要有两点：

  • 类模板没有自动类型推导的使用方式（需要自己在定义类对象的时候加上<>）

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    template<class NameType, class AgeType = int> 
    class Person
    {
    public:
    	Person(NameType name, AgeType age)
    	{
    		this->mName = name;
    		this->mAge = age;
    	}
    	void showPerson()
    	{
    		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
    	}
    public:
    	NameType mName;
    	AgeType mAge;
    };

    Person p("孙悟空", 1000); // 错误 类模板使用时候，不可以用自动类型推导
    Person <string ,int>p("孙悟空", 1000); //必须使用显示指定类型的方式，使用类模板

  • 类模板在模板参数列表中可以有默认参数

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    template<class NameType, class AgeType = int>
        
    Person <string> p("猪八戒", 999); //类模板中的模板参数列表 可以指定默认参数

1.3.7 类模板分文件编写

可用于类外实现的情况

方法：

  • 直接包含.cpp源文件
  • 将声明.h和实现.cpp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（主流）

提示：

  • 在.h源文件中，#pragma once防止头文件重复包含

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1.3.8 类模板与友元

实现方法：

  • 全局函数类内实现 - 直接在类内声明友元即可（建议用此）

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    template<class T1, class T2>
    class Person
    {
    	//1、全局函数配合友元   类内实现
    	friend void printPerson(Person<T1, T2> & p)
    	{
    		cout << "姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
    	}
    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("Tom", 20);
    	printPerson(p);
    }

  • 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（将在类外实现的函数提前写，还要提前写明类与模板）

    1. 全局函数提前

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      template<class T1,class T2>
      printPerson2(Person<T1,T2>p){
          cout << "类外实现 ---- 姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
      }

    2. 类模板提前

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      template<class T1, class T2>

    3. 类声明提前

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      class Person;
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    template<class T1, class T2>
    class Person;
    //函数模板的实现
    template<class T1,class T2>
    printPerson2(Person<T1,T2>p){
        cout << "类外实现 ---- 姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
    }

    //以上为提前告诉编译器的东西

    template<class T1, class T2>
    class Person
    {
    	//2、全局函数配合友元  类外实现
        //普通函数的声明
    	friend void printPerson2(Person<T1, T2> & p);
        //函数模板的声明
    	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 test02()
    {
    	Person <string, int >p("Jerry", 30);
    	printPerson2(p);
    }

具体提高部分引入

这里是黑马程序员的免费资料，本人从网盘中下载下来了，要学习完整C++基础资料的可以访问下面链接，链接为我的博客（搬运过来了），里面也有C++基础资料的网盘分享

C++提高编程
  • Title: C++提高编程部分总结
  • Author: ZJ
  • Created at : 2024-10-25 18:00:00
  • Updated at : 2025-01-17 01:36:25
  • Link: https://blog.overlordzj.cn/2024/10/25/C++/提高部分总结/
  • License: This work is licensed under CC BY-NC-SA 4.0.
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C++提高编程部分总结
  1. 前言
  2. 1 模板
    1. 1.1 模板概念
    2. 1.2 函数模板
      1. 1.2.1 函数模板使用方法
      2. 1.2.2 普通函数与函数模板
    3. 1.3 类模板
      1. 1.3.2 成员函数
        1. 1.3.2.1 创建时机
        2. 1.3.2.2 类外实现
      2. 1.3.3 类模板对象做函数参数
      3. 1.3.4 模板中导出系统给模板定义的数据类型
      4. 1.3.5 类模板与继承
      5. 1.3.6 类模板与函数模板区别
      6. 1.3.7 类模板分文件编写
      7. 1.3.8 类模板与友元
  3. 具体提高部分引入