C++ Template应用详解

2020-01-06 16:35:07于海丽

上述定义了一个类模板--栈,这个栈很简单,只是为了说明类模板如何使用而已,最多只能支持100个元素入栈,使用示例如下:


//main.cpp
#include <stdio.h>
#include "stack.h"
int main() {
  Stack<int> intStack;
  intStack.push(1);
  intStack.push(2);
  intStack.push(3);
  
  while (!intStack.isEmpty()) {
    printf("num:%dn", intStack.pop());
  }
  return 0;
}

模板参数

模板可以有类型参数,也可以有常规的类型参数int,也可以有默认模板参数,例如


template<class T, T def_val> class Stack{...}

上述类模板的栈有一个限制,就是最多只能支持100个元素,我们可以使用模板参数配置这个栈的最大元素数,如果不配置,就设置默认最大值为100,


//statck.h
template <class T,int maxsize = 100> class Stack {
  public:
    Stack();
    ~Stack();
    void push(T t);
    T pop();
    bool isEmpty();
  private:
    T *m_pT;    
    int m_maxSize;
    int m_size;
};

#include "stack.cpp"

//stack.cpp
template <class T,int maxsize> Stack<T, maxsize>::Stack(){
  m_maxSize = maxsize;   
  m_size = 0;
  m_pT = new T[m_maxSize];
}
template <class T,int maxsize> Stack<T, maxsize>::~Stack() {
  delete [] m_pT ;
}
    
template <class T,int maxsize> void Stack<T, maxsize>::push(T t) {
  m_size++;
  m_pT[m_size - 1] = t;
  
}
template <class T,int maxsize> T Stack<T, maxsize>::pop() {
  T t = m_pT[m_size - 1];
  m_size--;
  return t;
}
template <class T,int maxsize> bool Stack<T, maxsize>::isEmpty() {
  return m_size == 0;
}

使用示例如下:


//main.cpp
#include <stdio.h>
#include "stack.h"
int main() {
  int maxsize = 1024;
  Stack<int,1024> intStack;
  for (int i = 0; i < maxsize; i++) {
    intStack.push(i);
  }
  while (!intStack.isEmpty()) {
    printf("num:%dn", intStack.pop());
  }
  return 0;
}

模板专门化

 当我们要定义模板的不同实现,我们可以使用模板的专门化。例如我们定义的stack类模板,如果是char*类型的栈,我们希望可以复制char的所有数据到stack类中,因为只是保存char指针,char指针指向的内存有可能会失效,stack弹出的堆栈元素char指针,指向的内存可能已经无效了。还有我们定义的swap函数模板,在vector或者list等容器类型时,如果容器保存的对象很大,会占用大量内存,性能下降,因为要产生一个临时的大对象保存a,这些都需要模板的专门化才能解决。

函数模板专门化

假设我们swap函数要处理一个情况,我们有两个很多元素的vector<int>,在使用原来的swap函数,执行tmpT = t1要拷贝t1的全部元素,占用大量内存,造成性能下降,于是我们系统通过vector.swap函数解决这个问题,