C++基础知识：泛型编程

1.泛型编程的概念

---不考虑具体数据类型的编程模式

Swap 泛型写法中的 T 不是一个具体的数据类型,而是泛指任意的数据类型.

2.函数模板

- 函数模板其实是一个具有相同行为的函数家族，可用不同类型进行调用
- 函数模板可以根据类型实参对函数进行推导调用
- 函数模板可以显示的指定类型参数
- 函数模板可以被重载

①函数模板的语法规则
―template　　关键字用于声明开始进行泛型编程
―typename　　关键字用于声明泛指类型

②函数模板的应用
―自动类型推导调用
―具体类型显示调用

3.函数模板的深入理解
― 编译器并不是把函数模板处理成能够处理任意类型的函数
― 编译器从函数模板通过具体类型产生不同的函数
― 编译器会对函数模板进行两次编译
　　- 在声明的地方对模板代码本身进行编译
　　- 在调用的地方对参数替换后的代码进行编译

4.函数模板与重载

函数模板可以像普通函数一样被重载
　　C++ 编译器优先考虑普通函数
　　如果函数模板可以产生一个更好的匹配 , 那么选择模板
　　可以通过空模板实参列表的语法限定编译器只通过模板匹配

注意：

5.多参数函数模板

函数模板可以定义任意多个不同的类型参数

当声明的类型参数为返回值类型时 , 无法进行自动类型推导。

不完美解决方案：
将返回类型参数声明到第一个参数位置 , 调用时只需显示声明返回类型参数即可。

6.类模板

一些类主要用于存储和组织数据元素
―如 : 数组类 , 链表类,链表类 , Stack类，Queue类等等
C++中可以将模板的思想应用于类中，使得类的可以不关注具体所操作的数据类型,而只关注类所需要实现的功能：

声明的泛指类型 T 可用于声明成员变量和成员函数
编译器对类模板的处理方式和函数模板相同
― 编译器从类模板通过具体类型产生不同的类
― 编译器在声明的地方对类模板代码本身进行编译
― 编译器在使用的地方对参数替换后的代码进行编译

由于类模板的编译机制不同 , 所以不能像普通类一样分开实现后在使用时只包含头文件,在工程实践上 , 一般会把类模板的定义直接放到头文件中!!
只有被调用的类模板成员函数才会被编译器生成可执行代码!!!

类模板可以被特化：用 template<>声明一个类时, 表示这是一个特化类!

特化类模板的意义：
　　当类模板在处理某种特定类型有缺陷时 , 可以通过类模板的特化来克服处理这种特定类型带来的不足

注意:编译器优先选择特化类生成对象!!

类模板的局部特化：可以指定类模板的特定实现 , 并要求某些类型参数仍然必须得模板的用户指定

为什么需要特化,而不重新定义新类 ?
― 特化和重新定义新类看上去没有本质区别, 但是如果定义新类, 那么将变成一个类模板和一个新类,使用的时候需要考虑究竟是用类模板还是用新类
― 而特化可以统一的方式使用类模板和特化类 , 编译器自动优先选择特化类

非类型模板参数的限制：
　　-函数模板和类模板的模板参数可以是普通数值
　　-变量不能作为模板参数
　　-浮点数和类对象不能作为模板参数
　　-全局指针不能作为模板参数
　　-编译器的推导过程是在编译阶段完成的，因此,编译器的推导必须依赖于特化类,否则推导过程无法结束。

怎么判断一个变量是否为指针？？？（模板与可变参数函数）

-C++中仍然支持C语言中的可变参数函数
-C++编译器的匹配调用优先级
　　重载函数
　　函数模板
　　可变参数函数

工程问题：内存泄露，内存多次释放，使用越界...

①内存越界的问题常发生于数组的使用中
―解决方案 : 数组类
―工程中, 在非特殊情况下 , 要求开发者使用预先编写的数组类对象代替C 语言中的原生数组

②内存泄漏和内存多次释放常发生于指针的使用过程中
―解决方案: 智能指针
―工程中 , 要求开发者使用预先编写的智能指针类对象代替 C 语言中的原生指针

工程中的智能指针是一个类模板:
　　―通过构造函数接管申请的堆内存
　　―通过析构函数确保堆内存被及时释放
　　―通过重载指针运算符* 和 - > 模拟指针的行为
　　―通过重载比较运算符 == 和 != 模拟指针的比较

7.智能指针的深入理解：

STL常用的7种智能指针：std::auto_ptr、boost::scoped_ptr、boost::shared_ptr、boost::scoped_array、

　　　　　　　　　　　 boost::shared_array、boost::weak_ptr、boost:: intrusive_ptr

①std::auto_ptr：

（1）尽量不要使用“operator=”。如果使用了，请不要再使用先前对象。

（2）记住 release() 函数不会释放对象，仅仅归还所有权。

（3） std::auto_ptr 最好不要当成参数传递（读者可以自行写代码确定为什么不能）。

（4）由于 std::auto_ptr 的“operator=”问题，有其管理的对象不能放入 std::vector 等容器中。

②boost::scoped_ptr

(1)scoped_ptr 没有 release 函数

(2)没有重载 operator=，不会导致所有权转移，但无法赋值,拷贝智能指针。

③boost::shared_ptr
(1)专门用于共享所有权，内部使用引用计数use_count() ，因此可以支持复制、参数传递等，也是用于管理单个堆内存对象的。

(2)同样没有release() 函数。

④boost::scoped_array

(1)用于管理动态数组

(2) boost::scoped_array<Simple> my_memory(new Simple[2]); // 使用内存数组来初始化

(3)scoped_ptr 没有重载 operator*

(4)没有重载 operator=

⑤boost::shared_array

内部使用了引用计数，可以复制，通过参数来传递。

⑥boost::weak_ptr

是专门为 boost::shared_ptr 而准备的，boost::weak_ptr 只对 boost::shared_ptr 进行引用，而不改变其引用计数，
当被观察的 boost::shared_ptr 失效后，相应的 boost::weak_ptr 也相应失效

⑦boost::intrusive_ptr

这是一种插入式的智能指针，内部不含有引用计数，需要程序员自己加入引用计数。

智能指针总结：

1、在可以使用 boost 库的场合下，拒绝使用 std::auto_ptr，因为其不仅不符合 C++ 编程思想，而且极容易出错[2]。

2、在确定对象无需共享的情况下，使用 boost::scoped_ptr（当然动态数组使用 boost::scoped_array）。

3、在对象需要共享的情况下，使用 boost::shared_ptr（当然动态数组使用 boost::shared_array）。

4、在需要访问 boost::shared_ptr 对象，而又不想改变其引用计数的情况下，使用 boost::weak_ptr，一般常用于软件框架设计中。

5、最后一点，也是要求最苛刻一点：在你的代码中，不要出现 delete 关键字（或 C 语言的 free 函数），因为可以用智能指针去管理。

巴特西

C++基础知识：泛型编程

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