C++_模板類與類型萃取技術

在聲明變量，函數，和大多數其他類型實體的時候，C++要求我們使用指定的類型。然而，有許多代碼，除了類型不同之外，其餘部分看起來都是相同的，比如，下面這個例子：

bool IsEqual (int left, int right)
{
    return left == right;
}

bool IsEqual (const string& left , const string& right)
{
    return left == right;
}

void test()
{
    string s1 ("s1"), s2("s2");
    cout<<IsEqual (s1, s2)<<endl;
    cout<<IsEqual (1,1)<<endl;
}

上面這個例子，是爲了比較兩個變量是否相等的重載函數。這兩個函數功能相同，只是處理的參數類型不同，那如果你需要處理float,double,等一系列類型時，你就要一一寫出這些類型的重載函數，這樣代碼會顯得十分繁瑣，這時，就需要使用模板函數來處理了，模板函數只需要寫一個就可以處理上面這種問題。

template<typename T>
bool IsEqual (const T& left , const T& right )
{
    return left == right;
}

void test1 ()
{
    string s1 ("s1"), s2("s2" );
    cout<<IsEqual (s1, s2)<<endl ;
    cout<<IsEqual (1,1)<<endl;
}

在編譯模板函數時，編譯器會根據傳入的參數，自動推演出模板形參類型，並自動生成相應的代碼，這樣就相對於上面使用函數重載方式，代碼量就大大減少，因爲編譯器會幫助你推演出相應代碼。

當上面處理left,right類型不同時，使用模板函數時就需要作如下處理：

template <typename T>
bool IsEqual (const T& left , const T& right )
{
    return left == right;
}

void test2()
{
    cout<<IsEqual (1,1)<<endl;
    //cout<<IsEqual(1,1.2)<<endl; // 模板參數不匹配
    cout<<IsEqual<int>(1,1.2)<< endl; // 顯示實例化
    cout<<IsEqual<double>(1,1.2)<< endl; // 顯示實例化
}

那麼我們就知道使用模板函數就要注意模板參數的匹配問題，你也可以使用顯示實例化方式，強制處理這種情況的發生。要是你就是想要比較兩種不同類型，那就需要重載函數模板，使它可以接受兩種類型，下面就是重載之後的：

bool IsEqual (const int& left , const int& right)
{
    return left == right;
}

template <typename T>
bool IsEqual (const T& left , const T& right )
{
    return left == right;
}

template <typename T1, typename T2>
bool IsEqual (const T1& left , const T2& right)
{
    return left == right;
}
void test3()
{
    cout<<IsEqual(1,1)<<endl;
    cout<<IsEqual<int>(1,1)<< endl;
    cout<<IsEqual(1,1.2)<<endl;
}

模板類

/*模板類的格式*/

template<class name1, class name2, ...class namen>
class name
{ ... };

以前在處理順序表時，要更改其中的data類型，往往是通過修改typedef int DataType ,來修改其存放的數據類型,那麼現在就可以使用模板類來不需要手動去修改其類型，下面是使用模板類實現順序表：

#include <string>
#include <cassert>
using namespace std;

template <class T>

class SeqList
{
public:
	SeqList()
		:_data(NULL)
		,_size(0)
		,_capacity(0)
	{
		CheakCapacity();
	}
	~SeqList()
	{
		if(_data != NULL)
		{
			delete[] _data;
		}
	}
public:
	void PushBack(const T& d)
	{
		CheakCapacity();
		_data[_size] = d;
		_size++;
	}
	void PushFront(const T& d)
	{
		CheakCapacity();
		int i = _size;
		for(i; i>0; i--)
		{
			_data[i] = _data[i-1];
		}
		_data[i] = d;
		_size++;
	}
	void PopBack()
	{
		if(_size == 0)
		{
			cout<<"List is empty!!"<<endl;
			return;
		}
		_size--;
	}
	void PopFront()
	{
		int i = 0;
		if(_size == 0)
		{
			cout<<"List is empty!!"<<endl;
			return;
		}
		for(i; i<_size; i++)
		{
			_data[i] = _data[i+1];
		}
		_size--;
	}
public:
	void CheakCapacity()
	{
		if(_size == _capacity)
		{
			T* tmp = new T[_capacity+3];
			memcpy(tmp, _data, (_capacity)*sizeof(T));
			delete[] _data;
			_data = tmp;
			_capacity = _capacity+3;
		}
	}
	void Display()
	{
		int i = 0;
		for(i; i<_size; i++)
		{
			cout<<_data[i]<<" ";
		}
		cout<<"over"<<endl;
	}
private:
	T* _data;
	int _size;
	int _capacity;
};


void test4()
{
    SeqList<int> L;
    L.PushBack(1);
    L.PushBack(2);
    L.PushBack(3);
    L.PushBack(4);
    L.PushBack(5);
    L.Display();
}

int main()
{
    test4();
    system("pause");
    return 0;
}

結果：

650) this.width=650;" src="http://s4.51cto.com/wyfs02/M02/7E/83/wKioL1cDX-6j46f0AAAK6LcRYRY943.png" title="T~}~WNYN)(1~Q47P0]_(PF4.png" alt="wKioL1cDX-6j46f0AAAK6LcRYRY943.png" />

當測試爲下面test5()時：

void test5()
{
    SeqList<string> L;
    L.PushBack("11111111111");
    L.PushBack("21111111111");
    L.PushBack("31111111111");
    L.PushBack("41111111111");
    L.PushBack("51111111111");
    L.PushBack("61111111111");
    L.Display();
}

結果：

650) this.width=650;" src="http://s2.51cto.com/wyfs02/M01/7E/83/wKioL1cDYlKS2rMtAABXoC3TiEU193.png" title="[B~$NR5_}~V`R`V{0]8%R_5.png " alt="wKioL1cDYlKS2rMtAABXoC3TiEU193.png" />

這爲什麼會崩潰呢？

因爲使用memcpy()時：當我們拷貝的是基本類型時，只用拷貝所傳遞指針上的數據，如果是string類型呢，我們則需要在堆上開闢空間，所傳遞的指針如果被直接複製，則有可能（vs下的string類型的實現原理是若字符串不長則以數組保存，若字符串過長，則通過指針在堆上開闢空間進行保存）出現同一地址，析構兩次這樣的常見錯誤。

那麼要解決上面的問題，就要使用c++中的類型萃取技術。

類型萃取是一種常用的編程技巧，其目的是實現不同類型數據面對同一函數實現不同的操作，它與類封裝的區別是，我們並不用知道我們所調用的對象是什麼類型，類型萃取是編譯後知道類型，先實現，而類的封裝則是先定義類型，後實現方法。在這裏我們可以用模板的特化實現其編程思想。

再來實現上面的順序表：

#include <iostream>
#include <string>
#include <cassert>
using namespace std;

template <class T>

class SeqList
{
public:
	SeqList()
		:_data(NULL)
		,_size(0)
		,_capacity(0)
	{
		CheakCapacity();
	}
	~SeqList()
	{
		if(_data != NULL)
		{
			delete[] _data;
		}
	}
public:
	void PushBack(const T& d)
	{
		CheakCapacity();
		_data[_size] = d;
		_size++;
	}
	void PushFront(const T& d)
	{
		CheakCapacity();
		int i = _size;
		for(i; i>0; i--)
		{
			_data[i] = _data[i-1];
		}
		_data[i] = d;
		_size++;
	}
	void PopBack()
	{
		if(_size == 0)
		{
			cout<<"List is empty!!"<<endl;
			return;
		}
		_size--;
	}
	void PopFront()
	{
		int i = 0;
		if(_size == 0)
		{
			cout<<"List is empty!!"<<endl;
			return;
		}
		for(i; i<_size; i++)
		{
			_data[i] = _data[i+1];
		}
		_size--;
	}
public:
	int Find(const T& d)
	{
		int i = 0;
		for(i; i<_size; i++)
		{
			if(_data[i] == d)
			{
				return i;
			}
		}
		return -1;
	}
	void Insert(int pos, const T& d)
	{
		CheakCapacity();
		int i = 0;
		for(i=_size; i>pos; i--)
		{
			_data[i] = _data[i-1];
		}
		_data[pos] = d;
		_size++;
	}
	void Erase(int pos)
	{
		assert(pos>0);
		assert(pos<_size);
		int i = pos;
		for(i; i<_size; i++)
		{
			_data[i] = _data[i+1];
		}
		_size--;
	}
	void Sort()
	{
		int i,j;
		for(i=0; i<_size; i++)
		{
			for(j=0; j<_size-1-i; j++)
			{
				if(_data[j]>_data[j+1])
				{
					T tmp = _data[j];
					_data[j] = _data[j+1];
					_data[j+1] = tmp;
				}
			}
		}
	}
public:
	void CheakCapacity()
	{
		if(_size == _capacity)
		{
			T* tmp = new T[_capacity+3];
			if(TypeTraits<T>::isPODType().Get())
			{
				memcpy(tmp, _data, (_capacity)*sizeof(T));
			}
			else
			{
				for(int i=0; i<_size; i++)
				{
					tmp[i] = _data[i];
				}
			}
			delete[] _data;
			_data = tmp;
			_capacity = _capacity+3;
		}
	}
	void Display()
	{
		int i = 0;
		for(i; i<_size; i++)
		{
			cout<<_data[i]<<" ";
		}
		cout<<"over"<<endl;
	}
private:
	T* _data;
	int _size;
	int _capacity;
};

struct FalseType
{
	bool Get()
	{
		return false;
	}
};
struct TrueType
{
	bool Get()
	{
		return true;
	}
};
template <class T>
struct TypeTraits
{
	typedef FalseType isPODType;//內嵌型別
};
struct TypeTraits<char>
{
	typedef TrueType isPODType;//內嵌型別
};
template<>
struct TypeTraits<int>
{
	typedef TrueType isPODType;//內嵌型別
};/*還有許多基本類型沒有顯示寫出來，bool，float，double...*/

void test6()
{
    SeqList<string> L;
    L.PushBack("11111111111");
    L.PushBack("21111111111");
    L.PushBack("31111111111");
    L.PushBack("41111111111");
    L.PushBack("51111111111");
    L.PushBack("61111111111");
    L.Display();
}

int main()
{
    test6();
    system("pause");
    return 0;
}

結果：

650) this.width=650;" src="http://s1.51cto.com/wyfs02/M01/7E/88/wKiom1cDcPSyEpOeAAAMW88CtqQ835.png" title="UK9AKEF0MY147%ZS1U756~K.png" alt="wKiom1cDcPSyEpOeAAAMW88CtqQ835.png" />

模板總結

優點：

1. 模板複用了代碼，節省資源，更快的迭代開發，C++的標準模板庫(STL)因此而產生。

2. 增強了代碼的靈活性。

缺點：

1. 模板讓代碼變得凌亂複雜，不易維護，編譯代碼時間變長。

2. 出現模板編譯錯誤時，錯誤信息非常凌亂，不易定位錯誤。

類型萃取總結：

類型萃取技術可以大大加快代碼的效率，也可以讓思路變得更清晰。

要是上面在拷貝時，其實不用memcpy()也可以，只要將對象一個一個的拷貝，也是可行的，但程序的效率就會大大降低。

在調試的時候會讓本人思路更加清晰。

本文出自 “Pzd流川楓” 博客，請務必保留此出處http://xujiafan.blog.51cto.com/10778767/1760483

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