[note] C++ 模板与泛型编程

模板

背景

多个重载的函数的同步的问题：

其解决问题的逻辑是一致的、函数体语句相同，只是处理的数据类型不同

• 重复劳动：冗余性
• 改动的危险：不一致性。

从而让我们把模板构建的核心放在算法实现上。

函数模板定义语法

只需在相应函数定义之前加：

template<param type-table>

然后在函数体中的相应位置使用模板的参数类表中的抽象类型即可。

参数类表的构成

参数类不仅可由抽象的类型参数组成，还可以使用抽象常量类型、模板类型等。

• 类型参数：class（或typename）标识符
• 常量参数：类型说明符 标识符
• 模板参数：template <参数表> class标识符

模板使用条件( $\ast$)

一个函数模板并非自动可以处理所有类型的数据

只有能够进行函数模板中运算的类型，可以作为类型实参

所以，自定义的类，需要重载模板中的运算符，才能作为类型实参

这也就是FLTK lab中无法构建Circle类对象的原因。

类模板

类模板的声明是函数模板和类的定义语法的嵌合。仅需在出现类名时用 [classname]<T>代替。

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例如

//#include <iostream>
// #include <cstdlib>
// using namespace std;
/* struct Student {
  int id;       //学号
  float gpa;    //平均分
};                     */

template <class T>
class Store {//类模板：实现对任意类型数据进行存取
private:
    T item; // item用于存放任意类型的数据
    bool haveValue;  // haveValue标记item是否已被存入内容
public:
    Store();
    T &getElem();   //提取数据函数
    void putElem(const T &x);  //存入数据函数
};

template <class T>  
Store<T>::Store(): haveValue(false) { } 
template <class T>
T &Store<T>::getElem() {
    //如试图提取未初始化的数据，则终止程序
    if (!haveValue) {   
        cout << "No item present!" << endl;
        exit(1);    //使程序完全退出，返回到操作系统。
    }
    return item;        // 返回item中存放的数据 
}
template <class T>
void Store<T>::putElem(const T &x) {
    // 将haveValue 置为true，表示item中已存入数值   
    haveValue = true;   
    item = x;           // 将x值存入item
}

/*int main() {
    Store<int> s1, s2;  
    s1.putElem(3);  
    s2.putElem(-7);
    cout << s1.getElem() << "  " << s2.getElem() << endl;

    Student g = { 1000, 23 };
    Store<Student> s3;
    s3.putElem(g); 
    cout << "The student id is " << s3.getElem().id << endl;

    Store<double> d;
    cout << "Retrieving object D... ";
    cout << d.getElem() << endl;
   //d未初始化，执行函数D.getElement()时导致程序终止
    return 0;
}                                    */

特别注意，#include <cstdlib> 必须要有！

群体与类模板实例

群体是多个数据元素的集合。

其中元素按位置排列有序的群体叫做线性群体，元素次序和逻辑关系相对应。

非线性群体不用位置来标识元素。例如：二叉树，这也正是我们在map中不能使用迭代器的原因。

数组类模板

详见vector章。