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c++ template

南天門日月卦長

回想之前教過的sort

如果現在有這些陣列需要排序:

  1. int陣列
  2. char陣列
  3. double陣列
  4. float陣列
  5. long long陣列
  6. …

要寫好幾種sort!!

難道有幾個資料型別就要寫幾個sort嗎?







void int_sort(int s[],int n);
void char_sort(char s[],int n);
void double_sort(double s[],int n);
void float_sort(float s[],int n);
void long_long_sort(long long s[],int n);
//...

大同小異

這些sort雖然資料型態不一樣
但是程式碼的結構卻是一模一樣的

洪荒時代( < 1990 C.E. )的做法

在本小節中
各位將看到古人們怎麼解決以上的問題
因為有些難度
想跳過的人可以直接去看下一章節的內容

#define

C/C++中#define是很有趣的東西
它可以讓你自訂一些字串來取代原本的字串

詳細請參考教學C++ 巨集

#define範例

如果你寫的程式長這樣：





#define mul(x,y) (x*y)
int main(){
    cout << mul(3561,2) << '\n';
}

電腦(編譯器)看到的其實是這樣




int main(){
    cout << (3561*2) << '\n';
}

好幾行怎麼辦

如果有好幾行要define的話
可以利用反斜線'\'來進行換行











#define swap(a,b){\
    auto tmp = a;\
    a = b;\
    b = tmp;\
}
int main(){
    int x = 1, y = 2;
    swap(x, y);
    cout << x << ' ' << y << endl;
}

編譯器視角(調整過)










int main(){
    int x = 1, y = 2;
    {
        auto tmp = x;
        x = y;
        y = tmp;
    }
    cout << x << ' ' << y << endl;
}

小心使用

各位覺得如果我這樣寫會發生什麼事呢？





#define mul(x,y) (x*y)
int main(){
    cout << mul(3562-1,1+1) << '\n';
}

編譯器視角

要注意#define只是做字串取代而已





int main(){
    cout << (3562-1*1+1) << '\n';
    //3562-1*1+1 = 3562!!
}

利用 define 製造函數！











#include<iostream>
using namespace std;
#define max_func(func_name)\
int func_name(int a, int b){\
    return a < b ? b : a;\
}
max_func(myMax)
int main(){
    cout << myMax(7122, 2217);
}

編譯器視角









#include<iostream>
using namespace std;
int myMax(int a, int b){
    return a < b ? b : a;
}
int main(){
    cout << myMax(7122, 2217);
}

產生不同型態的sort

利用define的性質
我們可以稍微簡化產生不同型態sort的方法









#define make_sort(Type, func_name)\
void func_name(Type s[], int n){\
    for(int i=1; i<n; ++i)\
        for(int j=i; j && s[j]<s[j-1]; --j)\
            swap(s[j],s[j-1]);\
}
make_sort(int, int_sort)
make_sort(double, double_sort)

編譯器視角











void int_sort(int s[], int n){
    for(int i=1; i<n; ++i)
        for(int j=i; j && s[j]<s[j-1]; --j)
            swap(s[j],s[j-1]);
}
void double_sort(double s[], int n){
    for(int i=1; i<n; ++i)
        for(int j=i; j && s[j]<s[j-1]; --j)
            swap(s[j],s[j-1]);
}

好難

剛剛教的define還是太麻煩了
而且好難

進入正題

template

template(樣板,模板)

分成

Function template

又稱「通用函式」(Generic Function)
想像 Type 可以是int, double, char …
這樣只要寫一個函式就好了!











template<typename Type>
void mySort(Type s[], int n){
    for(int i=1; i<n; ++i)
        for(int j=i; j && s[j]<s[j-1]; --j)
            swap(s[j],s[j-1]);
}
int main(){
    int s[] = {7, 1, 2, 2};
    mySort(s, 4);
}

使用方法

在你想做成模板的函數前面加上template<>就行了
T會根據呼叫函數時傳入的input變成不同的形態





template<typename T>
T func_name(T input){
    //do something
}

範例











template<typename T>
T add(T a, T b){
    return a+b;
}
int main(){
    int int_a = 7022,int_b = 100;
    double d_a = 0.1, d_b = 7.022;
    cout << add(int_a, int_b) << '\n';// 7122
    cout << add(d_a, d_b) << '\n';// 7.122
}

同時有好幾個型態

同時有好幾個型態時可以用逗號','隔開





template<typename T, typename G>
int func_name(T a, G b){
    //do something
}

範例










template<typename T, typename G>
int add(T a, G b,double c){
    return a+b+c;
}
int main(){
    int int_a = 7022;
    double d_b = 99.7122;
    cout << add(int_a, d_b, 0.5) << '\n';// 7122
}

不要讓編譯器有多餘的想像

以下的code會編譯失敗
因為編譯器不知道G到底是甚麼型態










template<typename T, typename G>
G add(T a, T b){
	G res = a+b;// G到底是甚麼型態?
    return res;
}
int main(){
    double d_a = 0.1, d_b = 7.022;
    cout << add(d_a, d_b) << '\n';
}

正確用法

這種情況使用函數時要用角括號<>
告訴編譯器你想用的型態












template<typename T, typename G>
G add(T a, T b){
	G res = a+b;// G到底是甚麼型態?
    return res;
}
int main(){
    double d_a = 0.1, d_b = 7.022;
    cout << add<double, double>(d_a, d_b) << '\n';
    cout << add<double, int>(d_a, d_b) << '\n';
    cout << add<int, double>(d_a, d_b) << '\n';
}

Class template

又稱「通用類別」(Generic class)
想像 Type 可以是int, double, char …
這樣只要寫一個struct/class就好了!











template<typename Type>
struct testType{
    Type t;
    int id;
};
int main(){
    testType<double> data;
    data.t = 0.7122;
    data.id = 7122;
}

使用方法

在想做成模板的struct/class前面加上template<>
使用時要用**角括號<>**告訴編譯器你T想用的型態






template<typename T>
struct testType{
    T t;
    int id;
};

範例












template<typename T>
struct testType{
    T t;
    int id;
    testType(T t, int id):
        t(t), id(id){}
};
int main(){
    testType<double> data(0.7122, 7122);
    cout << data.t << ' ' << data.id;
}

好幾個型態

當然和Function template一樣可以支援好幾個型態











template<typename T, typename G>
struct Jinkela{
    T NPK;
    G shengdiyage;
};
Jinkela<int, string> jinkela;
int main(){
    jinkela.NPK = 30000;
    jinkela.shengdiyage = "American.shengdiyage";
}

下一步，STL！

在下一章節中，我們會介紹強大的STL
標準模板庫（Standard Template Library）
會用到大量template的概念
一定要熟悉喔

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