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C/C++语言基础--C++模板与元编程系列四(类型模板参数、整数、指针、模板类型)

article 2024/11/16 7:35:45

本专栏目的

更新C/C++的基础语法，包括C++的一些新特性

前言

模板与元编程是C++的重要特点，也是难点，本人预计将会更新10期左右进行讲解，这是第四期，有些和前面三期重合，这一期也是为明天更新打下基础；
C语言后面也会继续更新知识点，如内联汇编；
欢迎收藏 + 关注，本人将会持续更新。

模板参数

前三掌已经讲解了函数、类、变量模板以及他们的特性等等，这一小节模板参数讲解，有一部分是对前面知识点的提取，👁👁👁👁👁，这一小节主要讲解一下几个部分：

类型模板参数
整数
指针
模板类型

💁‍♂ 注意：，模板这个东西比较新，本人是在C++20的标准下进行学习的。

类型模板参数

☄ 这个是最常用的，就是用typename关键字定义的类型，如下：

template <typename T>
void show(T t)
{
	std::cout << "t: " << t << std::endl;
}

⭕️ 其中T可以是任意类型参数，如下显示：

show<int>(50);
show<void*>(nullptr);
show<std::string>("HelloWorld");

/*结果：
t: 50
t: 0000000000000000
t: HelloWorld
*/

其他，还可以结合**const、&**等结合，如下代码：

#include <iostream>
#include <type_traits>

template <typename T>
void show(T& t)
{
	std::cout << "t: " << t << std::endl;
	// 判断是否为 int 类型
	if (std::is_same_v<T, int>) {
		t = 100;
	}
}

int main()
{
	int a = 50;
	show<int>(a);
	std::cout << "a: " << a << std::endl;

	return 0;
}

这段代码中，变量类型使用&修饰，说明这个是引用传递，结果如下：

在这里插入图片描述

🚿 概括：进一步说明了，模板参数兼容任意类型。

整型

整型：比如说int、short、char，bool类型等，C++20后，可以支持double。

这个部分前三章讲过，这里就不详细讲解了，总的来说就是，不用typename声明类型，直接用int、short、size_t等类型直接声明，如下：

template <size_t size>
void print()
{
	std::cout << "size: " << size << std::endl;
}

int main()
{
	print<100>();   // 直接打印

	return 0;
}

⛑ 结果：

在这里插入图片描述

🚯🚯🚯🚯🚯 注意

模板是在编译的时候计算出来的，如果传递的是不是在编译的时候编译出来的东西，就会报错，如下代码：

template <size_t size>
void print()
{
	std::cout << "size: " << size << std::endl;
}

int main()
{
	std::vector<int> temp{ 1, 2, 3, 4, 5 ,6 ,7 };
	print<temp.size()>();

	return 0;
}

🚻 结果

在这里插入图片描述

原因：.size()方法是在运行的时候确定的，不是在编译期间。

指针

变量指针这个当然可以，上面案例也有，这里讲解函数指针的情况，模板参数，还可以作为函数指针，代码如下：

template <typename T>
void add(T a, T b)
{
	std::cout << "a + b: " << a + b << std::endl;
}

/// 函数指针作为参数
template <typename T, void (*add)(T a, T b)>
void add_num(T a, T b)
{
	add(a, b);
}

int main()
{
	add_num<int, add<int>>(20, 30);


	return 0;
}

结果:

在这里插入图片描述

模板嵌套类型

关键点在于大家自己要清楚类型如何表示（类型是由类名<类型>表示一个类型）

来个案例：

#include <iostream>

template<typename T1, typename T2, typename T3>
class Data
{
public:
	Data(T1 t1, T2 t2, T3 t3) : m_data1(t1), m_data2(t2), m_data3(t3) {}

	void print()
	{
		std::cout << "m_data1: " << m_data1 << " m_data2: " << m_data2 << " m_data3: " << m_data3 << std::endl;
	}

private:
	T1 m_data1;
	T2 m_data2;
	T3 m_data3;
};

template<typename T1, typename T2>
class Info
{
public:
	Info(T1 t1, T2 t2) : m_data1(t1), m_data2(t2) {}

	void print()
	{
		std::cout << "data1: " << m_data1 << " data2: " << m_data2 << std::endl;
	}
private:
	T1 m_data1;
	T2 m_data2;
};

int main()
{
	Data<int, int, int> data(10, 20, 30);
	data.print();

	Info<int, int> info1(50, 60);
	info1.print();
	
    /*
    m_data1: 10 m_data2: 20 m_data3: 30
	data1: 50 data2: 60
    */

	return 0;
}

💇 上面案例就是很简单的案例，定义了两个案例模板，后买你定义了一个打印数据的函数；

👔 现在需求：将模板类作为参数，代码如下：

	Info<Data<int, int, int>, Data<std::string, std::string, std::string>> info2(Data<int, int, int>(66, 77, 88), Data<std::string, std::string, std::string>("w", "y", "z"));
	
	info2.print();

这个时候运行：

在这里插入图片描述

报错了：原因原容易找到，这个在之前的运算符重载又讲(C/C++语言基础–C++运算符重载以及其重载限制-CSDN博客)，只需要加个运算符重载即可。

template<typename T1, typename T2, typename T3>
class Data
{
public:
	Data(T1 t1, T2 t2, T3 t3) : m_data1(t1), m_data2(t2), m_data3(t3) {}

	void print()
	{
		std::cout << "m_data1: " << m_data1 << " m_data2: " << m_data2 << " m_data3: " << m_data3 << std::endl;
	}
	// 运算符从在即可
	friend std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Data& data) {
		out << data.m_data1 << " " << data.m_data2 << " " << data.m_data3 << "\n";
		return out;
	}

private:
	T1 m_data1;
	T2 m_data2;
	T3 m_data3;
};