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C++中的种模板

www.MyException.Cn  网友分享于:2013-10-09  浏览:6次
C++中的类模板

我们在定义函数时,可以通过定义函数模板,来简化一些功能相同而数据类型不同的函数的定义和调用过程。

C++中的函数模板

对于类的声明来说,也有同样的问题。有时,有两个或多个类,其功能是相同的,仅仅是数据类型不同,如下面语句声明了一个类:

class Compare_int
{
	public:
		Compare(int a,int b)
		{
			x=a;
			y=b;
		} 
		int max()
		{
			return (x>y)?x:y;
		}
		int min()
		{
			return (x<y)?x:y;
		}
	private:
		int x,y;
};

其作用是对两个整数作比较,可以通过调用函数成员max和min得到两个整数中的大者和小者。

如果想对两个浮点数(float型)做比较,另外在声明一个类:

class Compare_float
{
	public:
		Compare(float a,float b)
		{
			x=a;
			y=b;
		} 
		float max()
		{
			return (x>y)?x:y;
		}
		float min()
		{
			return (x<y)?x:y;
		}
	private:
		float x,y;
};

显然这基本上是重复性的工作,应该有办法减少重复型的工作。C++中的类模板就是为了这类问题而增加的。

可以声明一个通用的类模板,它可以有一个或者多个虚函数的类型参数,

class Compare
{
	public:
		Compare(T a,T b)
		{
			x=a;
			y=b;
		}
		T max()
		{
			return(x>y)?x:y;
		}
		T min()
		{
			return(x<y)?x:y;
		}
	private:
		T x,y;
}; 

将此类模板和前面第一个Compare_int类作比较,可以看到有两处不同:

(1)

声明类模板时要增加一行,template<class 类型参数名>

template的意思是“模板”,是声明类模板时必须写的关键字。在template后面的尖括号内的内容是模板的参数表列,关键字class表示其后面的是类型参数。本例中,T就是一个类型参数名,这个名字是任意取的,只要是合法的标识符即可。

T并不是一个已存在的实际类型名,它只是一个虚拟类型参数名,在以后将被一个实际的类型名取代。

(2)

原有的类型名int换成虚拟类型参数名T。在建立类对象时,如果将实际类型指定为int型,编译系统就会用int取代所有的T,如果指定为float型,就用float取代所有的T。这样就能实现“一类多用”。


由于类模板包含类型参数,因此又称为参数化的类。如果说类是对象的抽象,对象是类的实例,则类模板时类的抽象,类是类模板的实例。利用类模板可以建立含各种数据类型的类。

那么,我们声明了一个类模板后,怎样使用它呢?

用类定义对象的一般方法:

Compare_int cmp1(4,7);       //Compare_int是已声明的类

其作用是建立一个Compare_int类的对象cmp1,将实参4和7分别赋给形参a和b,作为进行比较的两个整数。

用类模板定义对象的方法与此类似,但是不能直接写成

Compare cmp(4,7);               //Compare是类模板名

Compare是类模板名,而不是一个具体的类,类模板体中的类型T并不是一个实际的类型,只是一个虚拟的类型,无法用它去定义对象。必须用实际类型名去取代虚拟的类型,具体做法是:

Compare <int> cmp1(4,7);

即在类模板名之后在尖括号内指定实际的类型名,在进行编译时,编译系统就用int取代类模板中的类型参数T,这样就把类模板具体化了,或者说实例化了。

这时Compare <int>就相当于前面介绍的Compare_int类。

====================示例代码1.1====================

声明一个类模板,利用它分别实现两个整数、浮点数、和字符的比较,求出大数和小数

#include<iostream>
using namespace std;
template<class T>			//声明一个类模板,虚拟类型名为T
class Compare
{
	public:
		Compare(T a,T b)
		{
			x=a;
			y=b;
		}
		T max()
		{
			return(x>y)?x:y;
		}
		T min()
		{
			return(x<y)?x:y;
		}
	private:
		T x,y;
}; 
int main()
{
	Compare <int> cmp1(3,7);		//定义对象cmp1,用于两个整数的比较
	cout<<"Max : "<<cmp1.max()<<endl;
	cout<<"Min : "<<cmp1.min()<<endl<<endl;
 	Compare <float> cmp2(45.89,88.76);//定义对象cmp2,用于两个浮点数的比较
	cout<<"Max : "<<cmp2.max()<<endl;
	cout<<"Min : "<<cmp2.min()<<endl;
	Compare <char> cmp3('a','A');	//定义对象cmp3,用于两个字符的比较
	cout<<"Max : "<<cmp3.max()<<endl;
	cout<<"Min : "<<cmp3.min()<<endl;
	return 0; 
}

运行结果:

还有一个问题要说明:上面列出的类模板中的成员函数是在类模板内定义的。

如果改为在类模板外定义,不能用一般定义类成员函数的形式:

T compare::max(){....}             //不能这样定义类模板中的成员函数

而应当写成类模板的形式:

template<class T>
T Compare <T> ::max()
{
    return(x>y)?x:y;
}
第一行声明类模板,第二行左端的T是虚拟类型名,后面的Compare<T>是一个整体,是带参数的类。表示所定义的 max函数是在类Compare<T>的作用域内的。

在定义对象时,用户当然要指定实际的类型(图int),进行编译时就会将类模板中的虚拟类型名T全部用实际的类型代替。这样Compare<T>就相当于一个实际的类。

归纳一下使用时要注意的问题:

(1)在类声明前面加入一行,格式为

template<class 虚拟类型参数>

如:

template<class T>			//注意本行末尾没有分号
class Compare
{
……
}

(2)用类模板定义对象时用以下形式:

类模板名 <实际类型名> 对象名;

类模板名 <实际类型名> 对象名(实参列表);

如:

Compare <float> cmp2(45.89,88.76);//定义对象cmp2,用于两个浮点数的比较
(3)如果在类模板外定义成员函数,应写成类模板形式:

template <class  虚拟类型参数>

函数类型    类模板名 <虚拟类型参数>::成员函数名(函数形参表列){……}

(4)类模板的类型参数可以有一个或者多个,每个类型前面都必须加class,如:

template <class T1,class T2>
class someclass
{……};
在定义对象时,分别带入实际的类型名,如

someclass<int,double> obj;

(5)和使用类一样,使用类模板时要注意其作用域,只能在其有效作用域内用它定义对象。

如果类模板是在A文件开头定义的,则A文件范围内为有效作用域,可以在其中的任何地方使用类模板,但不能在B文件中使用类模板定义对象。

(6)模板可以有层次,一个类模板可以作为基类,派生出派生类。


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