c++踩坑大法好 typedef和模板

1,typedef字面意思，自定义一种数据类型

语法：typedef 类型名称 类型标识符;

1),基本用法：

(1) 为基本数据类型定义新的类型名。

(2) 为自定义数据类型（结构体、公用体和枚举类型）定义简洁的类型名称。

(3) 为数组定义简洁的类型名称。

(4) 为指针定义简洁的名称。

简单使用实例：

int main() {
    using namespace std;
    typedef int hehe;
    //相当于定义一个新的数据类型类型
    hehe a = 12;
    hehe(bb) = 34;
    //这两种实现方法是一样的效果，语法而已
    printf("%d\n,%d",a,bb);
    typedef int f();
    //相当于定义一个返回int的函数f
    f(daqing);
    //等价于声明int daqing()，相当于daqing这个变量也是一个函数名称,实现在main后面
    int test = daqing();
    printf("test%d",test);
    return 0;
}
int daqing() {
    return 99;
}

2),typedef结构体语法，并且取别名

using namespace std;

typedef struct node {
    int data;
    char test;
}tree;
//声明一个结构体struct node的别名为tree
int main() {
    tree atree;
    atree.data = 1;
    //根据结构体的别名初始化变量

    node hehe;
    hehe.data = 3;
    //根据结构的本名初始化变量

    return 0;
}

3），typedef声明指针类型

实例1，

using namespace std;

typedef int hehe, hehe2;
//此处可以理解为声明了两种数据类型，一个是hehe类，另一个是hehe2类，两者实际上都是int
typedef int hehe3, *hehe4;
//此处声明了两种数据类型，一种是hehe3类，实际上就是int，另一个是hehe4这个指针数据类型，如果把*hehe4看成一个整体，
//那么这个整体储存的是指向实体的指针，而hehe4是存储的是实体的地址
int main() {
    hehe a = 1;
    hehe2 b = 2;
    //分别创建了a和b作为结构的实体

    hehe3 he3 = 3;
    //创建了he3为hehe3的结构实体
    int aa = 1;
    hehe4 bb = &aa;
    //创建bb为hehe4这个指针数据类型的结构实体，因为hehe4是一个指针数据类型，所以bb必然也是一个指针，必须按照指针的规则赋值

    return 0;
}

实例二，看我typedef一个结构体指针

using namespace std;
typedef struct {
    int    data;
    LNode   *next;  
}LNode, *LinkList;
//一个上述的struct声明了一种特殊类型LinkList，这个类型表示变量是一个指针

int main() {
    LNode hehe;
    LinkList daqing = &hehe;
    //LinkList数据类型是一个指针数据类型，所以，意思是，声明一个指向LinkList数据类型的指针，然后把已经初始化的LNode类型的变量hehe的地址赋值给这个地址
    return 0;
}

2，模板（函数模板）

1），模板简单理解：

首先模板是针对编译器使用的，它就是告诉编译器如何定义函数，比如如下的例子：

template <typename T>     
//声明一个模板，第一个参数的固定的，模板名叫T
void Swap(T &a,T &b){
    //省略
}

当int变量需要使用Swap的时候，T就变成了int，如果是double变量要使用该函数，T就变成了double，所以说，对计算机来说，计算量丝毫没少。

模板允许只定义一次函数的实现，即可使用不同类型的参数来调用该函数。这样做可以减小代码的书写的复杂度，同时也便于修改。

c++中模板存在的意义：

如果是python，想要交换两个变量的内容：

def exchange(x,y):
    a=x;
    x=y;
    y=a;
    return (x,y)
#整数交换 
x,y=1,10
x,y=exchange(x,y)
print(x,y)
#字符串交换
x,y="a","bcd"
x,y=exchange(x,y)
print(x,y)

但是如果是c++，这样做明显是不行的，本人菜鸟，写出交换两个整数的代码如下：

void daqing(int *x,int *y);
void daqing(int *x,int *y) {
    int a = *x;
    *x = *y;
    *y = a;
}
int main() {
    using namespace std;
    int a = 1;
    int b = 2;
    daqing(&a,&b);
//此处相当于把a，b的地址传递给了daqing函数，而daqing函数拿到的是*&a，*&b，（x和y相当于&a，&b）相当于a和b的值，刚开始*x=1,*y=2,int a 作为局部变量保存了*x的值，1，然后x，y交换。
    printf("%d,%d\n",a,b);
    return 0;
}

如果想交换两个char或者double，那就得把代码copy一遍，然后把声明和实现的代码中的类型全都变了，好费劲啊，所以这时候我们就需要模板啦。

书上的实例：

#include "pch.h"
using namespace std;
template <typename AnyType>
//电脑电脑，我要建立一个模板，模板名称是AnyType，关键字template和typename是必须的
void Swap(AnyType &a, AnyType&b);

int main() {
    int a = 1;
    int b = 2;
    Swap(a,b);
    printf("%d,%d\n",a,b);
    double aa = 10;
    double bb = 20;
    Swap(aa,bb);
    printf("%f,%f\n", aa, bb);
    string aaa = "12";
    string bbb = "abc";
    Swap(aaa,bbb);
    cout << aaa << " " << bbb << endl;
    return 0;
}

template <typename AnyType>
void Swap(AnyType &a, AnyType&b) {
    AnyType temp;
    temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}
//模板我来理解大约是这么个意思，就是告诉电脑，我要新建一个临时类型，类型名是自己定义的，比如anytype，等到需要用的时候，如果用的是int，那就用int代替anytype，如果是char，就用char代替anytype

注意，函数模板不能缩短可执行程序，我的理解是，swap函数确实生成了int版本的函数，double版本和string版本，并非只有一个函数兼容了不同类型，所以对电脑来说计算量丝毫没有少哦。而模板的好处是，生成多个函数的定义更加可靠，简单。

2），模板不影响重载

//以下生命方法是没问题的，实现省略了，调用swap函数的时候，传入的参数符合哪一个重载函数，就使用哪个
template<typename T>
void Swap(T &a,T &b);

template<typename T>
void Swap(T a[], T b[], int n);

3），显式具体化

个人理解：一个函数模板，可以生成int，double，string等多种不同的具体函数，可以针对某一种特殊的类型进行特殊的操作，比如swap这个模板函数，一般情况下实现a和b的互换，它对job结构进行了显式具体化以后，就可以实现a的某个属性和b的某个属性互换了。嗯嗯

#include <iostream>
using namespace std;
struct job {
    char name[10];
    double salary;
    int floor;
};

template<typename T>
void Swap(T &a,T &b);
//以上是普通声明

template<> void Swap<job>(job &j1, job &j2);
//这是一个显式具体化的声明，意思是：
//不要使用swap模板类生成函数定义，应该使用专门为int类型显示地定义int模板来实现这个函数
void show(job& j);


int main() {
    int i, j;
    i = 10;
    j = 20;
    Swap(i,j);
    //此处使用隐式实例化，使用模板生成函数定义，模板通过传入的参数i和j判断需要用int，生成了swap的一个int实例
    job sue, sidney;
    sue = { "sue",73.23,1 };
    sidney = { "dsidney",55.23,2 };
    Swap(sue, sidney);
    //如果swap没有那个重载的显示具体化声明，调用swap以后，sue和sidney会互换，但是sue的工资仍旧是73.23，仍在一楼，sidney也没变，但是
    //既然已经有了针对job这个结构专门定义的job模板，所以系统会调用那个显示具体化的swap函数，sue的工资会变成55.23，楼层会变成2楼。
    show(sue);
    //name is s salary 55.230000 floor 2
    return 0;
}

template<typename T>
void Swap(T &a, T &b) {
    T temp;
    temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}
template<> void Swap<job>(job &j1, job &j2) {
    double temp1;
    int temp2;
    temp1 = j1.salary;
    temp2 = j1.floor;
    j1.salary = j2.salary;
    j1.floor = j2.floor;
    j2.salary = temp1;
    j2.floor = temp2;
}
void show(job &j){
    printf("name is %c salary %lf floor %d", j.name[0], j.salary, j.floor);
    //不想用cout，所以打印出来s是sue，d是sidney
}

4），显式实例化

使用某个函数模板的时候，显式地说告诉电脑，我需要一个某类型的模板函数（写为这样：add<double>(aa, bb)。），而不是让电脑根据传入的参数自己判断。

#include <iostream>
using namespace std;

template<typename T>
T add(T a,T b);
//以上是普通声明

int main() {
    double result;
    int aa = 1;
    double bb = 2;
    //result = add(aa, bb);
    //普通调用add会报错，因为参数aa说T是int，bb说T是个double，然后系统就懵了，
    result = add<double>(aa, bb);
    //显式地声明add需要使用double生成模板，然后把aa强制转换成double，所以这样跑起来是没问题的
    //这就是显式实例化
    printf("%lf\n", result);

    return 0;
}
template<typename T>
T add(T a, T b) {
    return a + b;
}

3，类模板

1），模板基础

普通思想实现一个栈是这样的（本应该头文件和源文件分开，考虑到展示问题，干脆合起来了，请自行分开）

#include "pch.h"
using namespace std;
typedef unsigned long Item;
//定义一个类型，类型名是Item（实际上就是无符号整形），这样写的好处在于，unsigned long如果想变成int，可以直接改动一处。
class Stack
{
private:
    enum {MAX=10};
    //枚举，此处相当于定义了一个整形MAX变量，
    Item items[MAX];
    //建立一个数组，数组长度为10，数组以Item类型填充
    int top;
public:
    Stack();
    //构造函数
    const bool isEmpty();
    const bool isfull();
    bool push(const Item &item);
    bool pop(Item &item);
    //注意，以上都是引用传参，在函数内部修改参数值，不必return外部的参数也会变化
};
int main() {
    Stack zhan;
    Item a = 100;
    Item b = 200;
    Item c ;
    zhan.push(a);
    zhan.push(b);
    //添加两个元素到栈里
    zhan.pop(c);
    //拿出栈顶的元素，元素值用变量c来存储
    cout << c << endl;
    return 0;
}
Stack::Stack() {
    top = 0;
}
const bool Stack::isEmpty() {
    return top == 0;
}
const bool Stack::isfull() {
    return top == MAX;
}
bool Stack::push(const Item &item) {

    if (top < MAX) {
        items[top++] = item;
        //注意，此处的命令相当于top=top+1;items[top]=item;
        cout <<"push command，amount is:"<<top << endl;
        return true;
    }
    else
        return false;
}
bool Stack::pop(Item &item) {

    if (top>0) {
        item = items[--top];
        //注意，此处的命令相当于:item=items[top];top=top-1;千万小心别理解错了
        cout << "pop command,amount is:" <<top<< endl;
        return true;
    }
    else
        return false;
}

使用模板类实现的栈是这样的：

#include "pch.h"
using namespace std;
template <class Type>
//定义一个叫Type的类模板和stack类紧紧关联在一起，甚至分号都不用写了，囧。。。
class Stack
{
private:
    enum {MAX=10};
    //枚举，此处相当于定义了一个整形MAX变量，
    Type items[MAX];
    //建立一个数组，数组长度为10，数组以Item类型填充
    int top;
public:
    Stack();
    //构造函数
    bool isEmpty();
    bool isfull();
    bool push(const Type &item);
    bool pop(Type &item);
    //注意，以上都是引用传参，传递的参数是模板，就是在函数内部修改参数值，不必return外部的参数也会变化
};
int main() {
    Stack<int> zhan;
    //注意，使用栈实例的时候就不能再写Type这样的模板代号了，要写真正想要实例化的数据类型
    int a = 100;
    int b = 200;
    int c ;
    zhan.push(a);
    zhan.push(b);
    //添加两个元素到栈里
    zhan.pop(c);
    //拿出栈顶的元素，元素值用变量c来存储
    cout << c << endl;

    Stack<string> strzhan;
    //实例化一个string为模板类型的实例
    string aa = "abc";
    string bb = "aa0";
    string cc;
    strzhan.push(aa);
    strzhan.push(bb);
    //添加两个元素到栈里
    strzhan.pop(cc);
    //拿出栈顶的元素，元素值用变量c来存储
    cout << cc << endl;

    typedef double idouble;
    Stack<idouble> dbzhan;
    //实例化一个自己定义的类型为模板类型的实例，这样竟然也可以，厉害厉害
    idouble aaa = 12;
    idouble bbb = 234;
    idouble ccc;
    dbzhan.push(aaa);
    dbzhan.push(bbb);
    //添加两个元素到栈里
    dbzhan.pop(ccc);
    //拿出栈顶的元素，元素值用变量c来存储
    cout << ccc << endl;
    return 0;
}
template <class Type>
Stack<Type>::Stack() {
    top = 0;
}
//注意，实现的时候，每个函数都需要加上模板信息，否则报错，语法问题，记住就是了
//注意，普通函数实现的写法是这样的：Stack::Stack(){}，但是使用了模板的函数实现的写法是这样的：Stack<Type>::Stack(){}，尖括号用于说明，我是一个模板类
template <class Type>
bool Stack<Type>::isEmpty() {
    return top == 0;
}
template <class Type>
bool Stack<Type>::isfull() {
    return top == MAX;
}
template <class Type>
bool Stack<Type>::push(const Type &item) {
    if (top < MAX) {
        items[top++] = item;
        //注意，此处的命令相当于top=top+1;items[top]=item;
        cout <<"push command，amount is:"<<top << endl;
        return true;
    }
    else
        return false;
}
template <class Type>
bool Stack<Type>::pop(Type &item) {
    if (top>0) {
        item = items[--top];
        //注意，此处的命令相当于:item=items[top];top=top-1;千万小心别理解错了
        cout << "pop command,amount is:" <<top<< endl;
        return true;
    }
    else
        return false;
}

2），多个参数的模板

因为模板是编译器对某些特殊字符的替换，所以模板内带的参数也可以是非常具体的数值，比如说，整数5，废话不多说，看例子

#include <stdarg.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>    //shared_ptr
#include <vector>
using namespace std;

template<class T, int n>
class Father {
private:
    T ar[n];
public:
    Father() {};
    explicit Father(const T &v);
    virtual T &operator[](int i);
    //virtual T operator[](int i) const;
};
template<class T, int n>
Father<T, n>::Father(const T &v) {
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        ar[i] = v;
    }
}

template<class T, int n>
T &Father<T, n>::operator[](int i) {
    if (i<0 || i>n) {
        printf("out range");
        exit(-1);
    }
    return ar[i];
};
//template<class T, int n>
//T Father<T, n>::operator[](int i) const {
//    if (i<0 || i>n) {
//        printf("out range 2nd");
//        exit(-1);
//    }
//    return ar[i];
//}
int main(void)
{
    Father<double,5> f1(1.0);
    //编译器定义了名为Father<double,5>的一个类，并且创建了该类的对象叫f1，传入了参数1.0
    //该实例内部创建了一个长度为5内容都是1.0的double数组
    Father<double,6> f2(2.0);
    //编译器定义了名为Father<double,6>的一个类，并且创建了该类的对象叫f2，传入了参数2.0

    double hehe=f1.operator[](2);
    //把f1保存的数组中的数组的第二个元素拿出来看一下，，果然是1.0
    //这代码有点傻啊，写个例子还得定义一个重载函数，好吧被我注释掉了，我是书上抄的。
    printf("%lf", hehe);

    return 0;
}

不过例子归例子，以上这样的写法并不通用，因为模板参数每变一次就生成了新的class，不如 classname<int> instance(12）这样的写法通用