【C++】模板初阶

1.文件的编译和链接

1.1编译

编译过程分为预处理、编译、汇编三个阶段。

预处理

预处理包括宏替换，删除注释，头文件展开，条件编译等操作。最后生成(.i)文件

编译

编译过程包括语法分析，词法分析，语义分析，符号汇总等过程。将编程语言转化为汇编代码，最后生成(.s)文件。

汇编

汇编过程包括汇总符号表，并将汇编代码转换为二进制的机器指令，最后生成(.o)文件。

1.2链接

• 合并段表。
• 符号表的合并和符号表的重定位。其中大部分的编译错误都是因为符号表出现了问题。
• 链接过程将所有的(.o)文件和静态库链接在一起。

2.函数模板

函数模板代表一个函数家族，该函数模板与类型无关，在使用时被参数化，根据实参类型产生函数的特点

2.1函数模板格式

template<typename T1, typename T2,…,typename Tn>

template<class T>
void Swap(T& a, T& b)
{
	T tmp = a;
	a = b;
	b = tmp;
}
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	Swap(a, b);
	return 0;
}

**查看汇编代码 **

模板实例化了一个Swap< int >函数

自定义类型使用函数模板

class tmp
{
public:
	 tmp (int aa = 1, int bb = 1)
		:_aa(aa)
		, _bb(bb)
	{}
	 tmp operator+(tmp& m)
	 {
		tmp t;
		t._aa = _aa + m._aa;
		t._bb = _bb + m._bb;
		return t;
	 }
private:
	int _aa;
	int _bb;
};
template<class T>
T add(T& a, T& b)
{
	return a + b;
}
int main()
{
	tmp m(2, 3);
	tmp n(2, 1);
	tmp res = add(m, n);
	return 0;
}

2.2函数模板的显示实例化

template<class T>
T Add(const T&left,const T&right)
{
    return left+right;
}
int main()
{
    int a=10;
    double d1=20.0;
    Add<int>(a,b);
    return 0;
}

2.3非模板函数和同名函数模板的调用顺序

需要注意的是：对于非模板函数和同名函数模板，如果其他条件相同，在调动时会优先调用非模板函数而不会从该模板产生出一个实例，如果模板 可以产生一个具有更好匹配的函数，那么将选择模板

3.类模板

template<class T>
class Vector {
public:
	Vector(int capacity = 10, int size = 0)
		:_a(new T[capacity])
		, _capacity(capacity)
		, _size(size)
	{}

	~Vector();
	void Pushback(const T& m);
	void Popback();
	T& operator[](int pos)
	{
		return _a[pos];
	}
private:
	T* _a;
	int _capacity;
	int _size;
};
template
class Vector<int>;
template<class T>
Vector<T>::~Vector() {
	if(_a)
		delete[] _a;
	_capacity = _size = 0;
}
int main()
{
	Vector<int>v(10, 0);
	return 0;
}

类模板的实例化与函数模板实例化不同，类模板实例化需要在类模板名字后面加上<实例化类型>

类模板中函数放在类外进行定义时，需要加模板参数列表

template<class T1,class T2,class T3......>
Vector<T1,T2,T3.....>::~Vector() {
	if(_a)
		delete[] _a;
	_capacity = _size = 0;
}

4.模板声明和定义分离的情况

模板不支持声明和定义放到两个文件中的。会出现链接错误

方法一：将模板的定义和声明放在,hpp文件下

template<typename T>
void Swap(T& left, T& right);

template<class T>
class Vector
{
public:
	Vector(size_t capacity = 10);
	void PushBack(const T& x);
private:
	T* _pData;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
};
//定义
template<typename T>
void Swap(T& left, T& right)
{
	T temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}
template<class T>
Vector<T>::Vector(size_t capacity)
	: _pData(new T[capacity])
	, _size(0)
	, _capacity(capacity)
{}

template<class T>
void Vector<T>::PushBack(const T& x)
{
	// ...
}

方法二：将需要使用的函数和类都进行实例化

#include "template.h"
template
void Swap<int>(int& left, int& right);
template
class Vector<int> ;
template
class Vector<double> ;

模板声明和定义不能放在两个文件的原因

首先需要明确，链接就是要找到函数，类等的地址。而对于模板来说，仅仅是提供一个范式，并没有在内存中开辟空间，所以也没有相应的地址。

如果定义和声明分开，在链接汇总符号表时，无法找到函数模板和类模板对应的地址，所以会出现链接错误。